1.0 Introduktion
Elektropolering er fjernelse af metal fra et emnes overflade ved hjælp af en elektrisk strøm, der ledes via en elektrolytopløsning. Proceduren udnytter det faktum, at forhøjede områder af emnets overflade tiltrækker mere energi end andre overflader, når forholdene er helt rigtige. Som følge heraf fjernes der mere materiale fra disse områder. Emneoverfladerne er glatte og skinnende efter elektropolering, hvilket øger processens attraktivitet. Elektropolering fjerner grater og materiale fra alle udsatte overflader, medmindre de er isolerede eller dækket.
I modsætning til mekanisk polering kræver elektropolering ikke noget særligt værktøj. Komponenterne er fastgjort til den anodiske side af et kredsløb, og katodestave ophængt i opløsningen fuldender kredsløbene.
Mekanisk polering er, i modsætning til elektropolering, processen med at gøre en dels overflade glat og skinnende mekanisk. Mekanisk polering fjerner lag af materiale fra metalgenstande ved hjælp af slibebånd og -skiver. Den anvendte proces varierer afhængigt af kildematerialets tilstand og den ønskede finish. Dette er en tidskrævende og inkonsekvent metalfinishprocedure, der kræver operatørkontrol.
2.0 Mekanisk poleringsproces
Slibning, polering og polering er de tre primære faser i den mekaniske poleringsproces, og de udføres normalt i den rækkefølge. Slibning giver generelt mulighed for betydeligt kraftigere slibning end polering. Polering er, ligesom polering, en langt mere intens slibeaktivitet.
2.1 Slibning
Slibning bruges normalt til at færdiggøre objekter, hvis geometri tidligere er blevet fastlagt ved andre processer. Slibemaskiner er lavet til at slibe plane overflader, udvendige og indvendige cylindre og konturformer såsom gevind. For at fremstille konturformer anvendes der almindeligvis specialformede hjul med den modsatte af den ønskede kontur, der skal gives projektet. I værktøjsrum bruges slibning også til at forme skæreværktøjers geometrier. Slibningens anvendelser vokser og omfatter nu yderligere højhastighedsprocesser med høj materialefjernelse, ud over disse klassiske processer.
Slibning finder sted på slibeskivens omkreds eller overflade. Kantslibning er betydeligt mindre almindelig end overfladeslibning. For at fjerne materiale anvendes en roterende slibeskive med slibende partikler. En slibeskive er sammensat af slibende og klæbrige partikler. Skivens form og struktur bestemmes af bindemidlet, som holder partiklerne sammen. De væsentlige egenskaber ved en slibeskive bestemmes af disse to dele, samt hvordan de er dannet.
2.2 Polering
Ved hjælp af slibekorn koblet til en højhastigheds roterende polerskive fjerner poleringen ridser og grater og udglatter ujævne overflader. Skiverne er lavet af en række forskellige materialer, herunder kanvas, læder, filt og endda papir, og er derfor meget tilpasningsdygtige. Slibepartiklerne klæber til skivens omkreds.
Skiven forsynes med nye kornstørrelser, når slibemidlerne er slidt ned og brugt op. Grovpolering udføres med kornstørrelser fra 20 til 80, finpolering med kornstørrelser fra 90 til 120, og finpolering med kornstørrelser over 120.
2.3 Polering
Polering ligner polering i udseende, men det tjener et andet formål. Polering er en teknik til at skabe skinnende overflader. Poleringsskiver er lavet af materialer, der kan sammenlignes med poleringsskiver såsom læder, filt og bomuld, men de er typisk blødere. Slibemidlerne er yderst fine og er placeret i en poleringsmasse, der presses ind i skivens ydre overflade, mens den roterer. Polering kræver derimod, at slibekornene fastgøres til skivens overflade. Slibepartikler skal genopfyldes regelmæssigt. Polering er historisk set blevet udført i hånden, men maskiner er blevet udviklet til at automatisere processen. Hastigheden varierer fra 2400 til 5200 meter i minuttet.
2.4 Overvejelser ved mekanisk polering
Mekanisk polering giver applikationer med lav og høj renhed en fremragende overfladeprofil. Mekanisk polering fjerner derimod ikke blot indeslutninger, men har også en tendens til at tvinge dem længere ind i overfladen og forværrer dem endda ved at forsøge at opsamle mere slibende partikler. Desuden fjerner den mekaniske efterbehandlingsproces urenheder fra komponenter og giver skinnende overflader. Elektropolering resulterer derimod i en fuldstændig formløs overflade. Den afslører metallets sande krystalstruktur uden den deformation, der forårsages af koldbearbejdning, hvilket normalt er synlig, når mekaniske efterbehandlingsmetoder anvendes.
3.0 Elektropoleringsproces
Følgende procesfaktorer er involveret i elektropolering:
- Elektrolytopløsning.
- Opløsningens temperatur.
- Cyklustid.
- elektrisk kontakt
- Strømtæthed.
- Burr placering.
- Kværntykkelse.
En metaldel vil fungere som anode i processen, mens en anden metaldel vil fungere som katode. En jævnstrømsforsyning forbinder katoden og anoden sammen. Et polariseret lag udvikles på metalstykkets overflade, når en elektrisk strøm påføres det. Metalioner dannes på metaldelens overflade, som skal diffundere gennem laget for at danne metalsalte. Processens lysnende og udjævnende effekter påvirkes af den polariserede films styrke og viskositet.
Fremspringene er mere udsatte for elektrolytisk aktivitet og har lavere elektrisk modstand end fordybningerne, fordi belægningen er tyndere over dem og tykkere over metalfordybningerne. Overflademateriale opløses hurtigere, hvor filmen er tyndere, f.eks. over fremspring, end hvor den er tykkere, f.eks. i fordybninger. Metalsalte strømmer gennem den polymeriserede anodiske plade og ind i elektrolytopløsningen, hvor de enten opløses, aflejres på katoden eller udfældes som slam.
Som følge heraf kan elektropoleringsopløsninger klassificeres som fuldstændigt slamdannende, semi-slamdannende eller ikke-slamdannende.
Grater i dybe huller eller skjult af emnets design får muligvis ikke den samme mængde "kastekraft" fra elektrolytten eller den elektriske virkning som blotlagte grater, og vil derfor ikke blive fjernet, medmindre der bruges supplerende katoder til at levere ekstra energi til disse steder. Grubetæring kan forekomme under de forkerte omstændigheder.
3.1 Overvejelser ved elektropolering
- Emneoverfladeforhold
Resultaterne af elektropolering kan være mindre end ideelle på grund af flere overfladeproblemer. Indhold af metallisk materiale i metallet, forkert udglødning, grovkornet overflade, utilstrækkelig koldreduktion eller overdreven koldbearbejdning er nogle af disse vanskeligheder.
- Proceskontrol
For at opnå optimale resultater bør elektropoleringsprocessen reguleres og standardiseres. Utilstrækkelige og ustabile råvarer opstår på grund af manglende proceskontrol. Andre afgørende parametre, herunder syrekoncentration, metalindhold og en forsyning af ren, rippelfri jævnstrøm, bør kontrolleres løbende under processen.
3.2 Fordelene ved elektropolering
- Korrosionsbestandigheden er forbedret.
Korrosion starter ved eller nær overfladen i alle typer. Overfladeforhold og -egenskaber forringes altid af alle fremstillings- og håndteringsprocesser. Overfladeurenheder såsom fedt, snavs, jern og andre metalpartikler er almindelige under bearbejdning, svejsning og fremstilling. Skæring, bearbejdning, håndtering og polering efterlader jern- og slibepartikler indlejret i overfladen af et materiale. Overfladeforurenende stoffer forstyrrer produktionen af rustfrit ståls naturligt forekommende korrosionsbestandige oxidlag og er ofte kilden til korrosion. Overflademateriale og urenheder fjernes ved elektropolering. Elektropolering bruges til at fjerne frit jern, indeslutninger og indlejrede partikler fra materialets overflade.
- Forbedring af overfladefinish
Elektropolering fjerner et homogent lag fra emnets overflade og efterlader det rent og frit for snavs og andre forurenende stoffer. Menneskehånden bruges ofte til at polere mekaniske dele. Som følge heraf var det ikke muligt efterfølgende at fjerne et ensartet lag fra emnet.
- Produktvedhæftning reduceres,
Elektropolering kan minimere produktvedhæftning og ophobning af forurenende stoffer ved at forbedre mikrofinishen. Reduceret vedhæftning kan medvirke til at reducere produktophobning og forlænge driftscyklussen betydeligt. Rengøring kan udføres på kortere tid og med mindre indsats, når det er nødvendigt.
- Afgratning
Elektropolering bruges almindeligvis til afgratning. Strømtætheden inde i overfladeprofilen er større på høje punkter og lavere på lave punkter gennem hele elektropoleringsprocessen. Hastigheden af den elektrokemiske reaktion er nøjagtigt proportional med strømtætheden. Materialet opløses hurtigere på de højere punkter på grund af den større strømtæthed, hvilket har tendens til at udjævne overfladen. Elektropolering afgrater og polerer overfladen samtidig.
- Udseende
Den resulterende skinnende overflade er den mest åbenlyse fordel ved elektropolering. Metoden til elektropolering er ikke mekanisk. Der er ingen instrumenter i kontakt med emnet, og derfor skabes der ingen målrettede poleringslinjer. Efter elektrokemisk behandling har materialet en mikroskopisk glat og meget skinnende overflade.
4.0 Valg mellem elektropolering og mekanisk polering
Mekanisk polering øger glatheden af metaloverflader eller metalkomponenter ved at eliminere overfladeruhed. Derudover forbedrer mekanisk polering praktisk talt alle typer materialer, herunder rustfri stållegeringer, aluminium, metaloverflader og endda spejlblanke egenskaber. Mekaniske poleringsprocedurer forbedrer metalkomponenter, der er blevet svejset.
Elektropolering er derimod en fantastisk mulighed for fjernelse af grater, rengøring af ridser og polering. Elektropolering kan også hjælpe med at forbedre produktionsprocessen, hvis et stort antal metalgenstande kræver en overlegen overfladekvalitet.
Desuden, hvis vi har et mindre antal prototyper, foretrækkes mekanisk polering frem for elektropolering, fordi omkostningerne ved elektropolering af en prototype er meget højere.
4.1 Konklusion
Hver metaltype drager fordel af både elektropolering og mekanisk polering.
Begge metoder hjælper med at skjule ridser.
Endelig producerer mekanisk polering ingen farlige kemiske reaktioner og virker på både metaller og polymerer.
Elektrolytisk polering forbedrer korrosionsbestandigheden og gør det samtidig nemmere at polere et stort antal metaldele.
At forstå forskellen mellem elektropolering og mekanisk polering kan hjælpe dig med at træffe bedre valg baseret på dine behov og dit budget.
