Elektrokimyasal frezeleme, elektrokimyasal işleme (ECM) yönteminin bir alt dalıdır ve bir iş parçasından malzeme çıkarmak için elektroliz prensiplerini kullanan ileri bir üretim tekniğidir. Geleneksel işleme yöntemlerinin aksine, ECM’de takım ve iş parçası arasında doğrudan fiziksel temas yoktur. Bunun yerine, bir elektrolit sıvısı ve özel olarak tasarlanmış bir katot takımı kullanılarak iş parçasından (anot) malzeme çözülür.

ECM’in en büyük avantajlarından biri, işlem sırasında ısı üretmemesidir. Bu özellik, geleneksel işleme yöntemlerinde yaygın olan termal stres ve iş parçasının zarar görmesi gibi sorunları ortadan kaldırır. Elektrokimyasal frezeleme, karmaşık geometrilerin ve Inconel gibi yüksek performanslı endüstrilerde (havacılık ve otomotiv gibi) kullanılan zorlu malzemelerin işlenmesi için idealdir.

Üreticiler hassasiyet ve üstün yüzey kalitesi elde etmenin yollarını aradıkça, ECM karmaşık bileşenlerin oluşturulmasında güvenilir ve verimli bir süreç olarak öne çıkmıştır.

Elektrokimyasal İşleme Türleri

ECM, her biri belirli üretim ihtiyaçlarına göre uyarlanmış çeşitli özel teknikleri kapsar. Aşağıda ECM’nin temel türleri listelenmiştir:

1. Elektrokimyasal Taşlama (ECG):Elektrokimyasal çözünmeyi mekanik taşlama ile birleştirerek malzemeyi verimli bir şekilde uzaklaştırır ve iş parçası üzerindeki stresi azaltır. ECG, geleneksel yöntemlerle işlenmesi zor olan dayanıklı malzemelerin işlenmesinde özellikle faydalıdır.
2. Elektrokimyasal Delme (ECD):Elektrolit akışını ve elektrik akımını kontrol ederek, malzemeyi çözerek hassas delikler oluşturur. Jet motorları ve türbinlerde kullanılan yüksek mukavemetli alaşımlarda küçük, derin veya karmaşık delikler açmak için idealdir.
3. Elektrokimyasal Çapak Alma:Diğer işleme işlemleri sırasında oluşan istenmeyen çapakları (keskin kenar veya çıkıntılar) giderir. Hızlı ve hassas bir yöntemdir, iş parçasının yüzey bütünlüğüne zarar vermeden temiz bir sonuç sağlar.

Elektrokimyasal İşleme Nasıl Çalışır?

ECM, bir elektrolit ortamında elektrik akımının akışıyla malzemenin iş parçasından uzaklaştırıldığı kimyasal bir işlem olan elektrolize dayanır. İşlem şu şekilde gerçekleşir:

1. Elektrot Yapılandırması:
   • İş parçası anot (pozitif elektrot) olarak görev yapar.
   • Takım ise katot (negatif elektrot) işlevi görür.
   • Her iki eleman bir doğru akım kaynağına bağlanır.
2. Elektrolit Akışı:Genellikle sodyum klorür (NaCl) veya sodyum nitrat (NaNO₃) kullanılan bir elektrolit çözeltisi, çözünmüş malzemeyi uzaklaştırmak ve kimyasal reaksiyonu sürdürmek için sürekli olarak işleme alanından geçer.
3. Malzeme Çıkışı:Elektrik akımı elektrolit aracılığıyla geçtiğinde, iş parçasındaki iyonlar çözülerek çözeltiye karışır. Bu süreç, istenilen şekil ve boyutların elde edilmesi için kontrol edilir.
4. Mekanik Temas Yok:Geleneksel işleme yöntemlerinden farklı olarak, ECM’de takım ve iş parçası arasında fiziksel temas olmaz. Bu, mekanik gerilimi, takım aşınmasını ve ısı oluşumunu ortadan kaldırır, daha pürüzsüz ve hassas bir işleme süreci sağlar.

Elektrokimyasal Frezelemenin Avantajları

ECM, hassas işleme için tercih edilen bir yöntem yapan birçok avantaj sunar:

1. Temassız İşleme:
   • Mekanik stres ve takım aşınmasını ortadan kaldırır, takım bileşenlerinin dayanıklılığını artırır.
   • Isıl bozulmayı ve iş parçasının zarar görmesini önler.
2. Karmaşık Geometriler:
   • Karmaşık ve detaylı şekilleri, zorlu malzemelerde bile olağanüstü hassasiyetle işleyebilir.
3. Yüzey Kalitesi:
   • İkincil polisaj veya yüzey işlemlerine gerek kalmadan pürüzsüz ve rafine yüzeyler üretir.
4. Malzeme Çeşitliliği:
   • Havacılık ve otomotiv endüstrilerinde yaygın olarak kullanılan süperalaşımlar ve kompozitler gibi sert, kırılgan malzemelerde özellikle etkilidir.
5. Maliyet Verimliliği:
   • Takım aşınması olmadığı için uzun vadeli bakım maliyetlerini düşürür.

Elektrokimyasal İşlemenin Sınırlamaları

ECM güçlü bir araç olsa da, bazı zorluklar ve sınırlamalar içerir:

1. Yüksek Başlangıç Maliyetleri:
   • Ekipman ve kurulum pahalıdır ve süreç önemli ölçüde elektrik enerjisi tüketir.
2. Malzeme Kısıtlamaları:
   • Elektriksel olarak iletken malzemelerle sınırlıdır; seramikler ve plastikler gibi iletken olmayan malzemeler işlenemez.
3. Atık Yönetimi:
   • Kullanılmış elektrolitler ve çözünmüş metaller dahil olmak üzere atık ürünler üretir; bu atıkların çevreye zarar vermemesi için dikkatli bir şekilde bertaraf edilmesi gerekir.
4. Takım Korozyonu:
   • Tuzlu veya asidik elektrolitler, uygun şekilde yönetilmediğinde takımı, ekipmanı ve hatta iş parçasını aşındırabilir.
5. Boyutsal Hassasiyet Zorlukları:
   • Aşırı işleme (istenilen boyutların ötesine geçme) meydana gelebilir ve parça hassasiyetini etkileyebilir.
6. Uzmanlık Gerekliliği:
   • Operatörlerin elektrolit özellikleri ve iş parçası malzeme davranışı hakkında derin bilgiye sahip olması gerekir.

Elektrokimyasal İşlemenin Uygulamaları

ECM, hassasiyet, karmaşıklık ve kalite sunma yeteneği sayesinde birçok endüstride yaygın olarak kullanılmaktadır:

• Kalıp ve Boşaltma İşlemleri: Yüksek doğrulukla karmaşık kalıpların veya boşlukların oluşturulması.
• Mikro İşleme: Küçük bileşenlerin ince detaylarla üretimi.
• Çapak Alma: İşleme sonrası oluşan keskin kenarların veya kusurların temizlenmesi.
• Delme: Küçük veya derin deliklerin tutarlı bir hassasiyetle açılması.
• Yüzey İşleme: İş parçası yüzeylerini pürüzsüz ve cilalı hale getirme.

Elektrokimyasal İşlemeyi Kullanan Endüstriler

1. Havacılık: Türbin kanatları, yakıt enjektörleri ve yapısal bileşenlerin hassas işlenmesi.
2. Otomotiv: Silindir kafaları ve yakıt sistemi bileşenleri gibi karmaşık parçaların işlenmesi.
3. Tıbbi Cihazlar: Cerrahi aletler, implantlar ve pürüzsüz yüzeyli tanı ekipmanlarının üretimi.
4. Elektronik: Yüksek hassasiyetli elektronik cihazlar için mikro bileşenlerin üretimi.
5. Takım ve Kalıp İmalatı: Büyük ölçekli üretim için kalıpların ve kalıp boşluklarının şekillendirilmesi.

ECM’de Hassasiyetin Kontrolü

ECM’de yüksek hassasiyet elde etmek için birkaç faktör kontrol edilmelidir:

• Akım ve Gerilim: Malzeme çıkarma hızının düzgün olmasını sağlamak için düzenlenmelidir.
• Elektrolit Özellikleri: İletkenliğin sürekli olmasını sağlamak için optimum konsantrasyon ve sıcaklık korunmalıdır.
• Elektrotlar Arası Boşluk: Boyutsal doğruluğu bozabilecek aşırı işleme veya kısa devreleri önlemek için boşluk izlenmeli ve ayarlanmalıdır.

Elektrokimyasal İşlemede Gelişmeler

1. Elektrokimyasal Mikro İşleme (ECMM):Kanallar, delikler ve oluklar gibi mikro detayların olağanüstü hassasiyet ve yüzey kalitesiyle üretimini sağlar.
2. Darbeli Elektrokimyasal İşleme (PECM):Doğru akım darbelerini kontrollü bir şekilde kullanarak hassasiyeti ve tekrarlanabilirliği artırır, boyutsal hataların oluşma riskini azaltır.

ECM ve EDM Karşılaştırması

ECM ve Elektriksel Deşarj İşleme (EDM), her ikisi de geleneksel olmayan işleme yöntemleridir, ancak birbirinden önemli ölçüde farklıdır:

• ECM: Malzemeyi çözmek için elektroliz kullanır. Isı üretilmez, bu nedenle ısıya duyarlı malzemeler için idealdir.
• EDM: Malzemeyi buharlaştırmak için elektrik kıvılcımlarından kaynaklanan ısı enerjisini kullanır. Bu, genellikle takım aşınmasına ve yüzey pürüzlülüğüne neden olur.

Her iki yöntem de elektrik iletkenliği olan malzemeler ve hassas takımlar gerektirir, ancak ECM üstün yüzey kalitesi sunar ve termal bozulmayı ortadan kaldırır.

ECM ve CNC İşleme Karşılaştırması

• ECM’nin Güçlü Yönleri: Karmaşık, hassas parçaların büyük ölçekli üretiminde mükemmeldir. Ancak, maliyetlidir ve iletken olmayan malzemeler için uygun değildir.
• CNC İşlemenin Güçlü Yönleri: Hem küçük hem de büyük ölçekli operasyonlar için son derece çok yönlü ve maliyet açısından etkilidir, ayrıca geniş bir malzeme yelpazesine uyum sağlar.

Her iki yöntem de modern üretimde tamamlayıcı araçlar olarak farklı avantajlar sunar.