Mesin Elektrokimia: Prinsip, Proses, Peralatan, Aplikasi, Manfaat & Kerugian

Hari ini kita akan mempelajari prinsip, kerja, peralatan, aplikasi, keuntungan, dan kerugian mesin elektrokimia beserta diagramnya. Mesin Elektrokimia adalah proses pemesinan non-tradisional di mana logam dihilangkan oleh pelarutan elektrokimia. Bukan proses ini banyak digunakan di banyak industri karena operasi yang menguntungkannya. Proses ini dapat dianggap sebagai kebalikan dari proses pelapisan elektro.

Mesin Elektrokimia (ECM):

Prinsip Mesin Elektrokimia:

Mesin elektrokimia bekerja berdasarkan hukum Faraday elektrolisis yang menyatakan bahwa jika dua elektroda ditempatkan dalam wadah yang diisi cairan konduktif atau elektrolit dan tegangan DC tinggi diaplikasikan di antara mereka, logam dapat dihabiskan dari anoda (terminal positif) dan dilapisi pada katoda (terminal negatif). Ini adalah prinsip dasar mesin elektrokimia. Dalam proses pemesinan ini, alat terhubung dengan terminal negatif baterai (berfungsi sebagai katoda) dan benda kerja terhubung dengan terminal positif baterai (berfungsi sebagai anoda). Keduanya ditempatkan dalam larutan elektrolit dengan jarak kecil. Ketika arus DC disuplai ke elektroda, logam dihilangkan dari benda kerja. Ini adalah dasar-dasar mesin elektrokimia.

Diagram Mesin Elektrokimia

Peralatan:

Sumber Daya Listrik:

Dalam proses mesin elektrokimia, nilai arus DC yang tinggi sekitar 40000A dan nilai beda potensial yang rendah sekitar 10-25V diinginkan. Elektroda ditempatkan pada jarak antar elektroda yang diinginkan untuk pemesinan. Jika jarak antar elektroda tidak terlalu kecil yang dapat menghasilkan arc atau tidak terlalu tinggi yang tidak cocok untuk pemesinan. Jaraknya sekitar 1mm. Arus DC yang tinggi ini dibentuk dengan mengonversi arus AC tiga fasa menjadi arus DC menggunakan Silikon Terkontrol Rectifier.

Sistem Pasokan dan Pembersihan Elektrolit:

Sistem ini terdiri dari sistem pipa, tangki penyimpanan, pompa, klep kontrol, manometer, katup pemanas atau pendingin, dll. dalam proses elektrokimia, logam yang dihilangkan dari benda kerja membentuk lumpur yang harus dikeluarkan dari elektrolit. Sistem ini mengontrol aliran dan pembersihan larutan elektrolit ke dalam wadah. Sistem pipa terbuat dari baja tahan karat, plastik teruntas serat kaca, baja MS dilapis plastik, atau bahan anti-korosif serupa lainnya. Kapasitas tangki sekitar 500 galon per 10000A arus.

Alat dan Sistem Pemakanan Alat:

Alat terbuat dari bahan anti-korosif karena harus menahan lingkungan yang korosif untuk waktu yang lama. Alat juga harus memiliki konduktivitas termal yang tinggi dan mudah diproses. Akurasi dimensi dan finishing permukaan benda kerja tergantung langsung pada dimensi alat. Bagian alat yang tidak diperlukan untuk pemesinan harus diisolasi dengan baik karena kurangnya isolasi cenderung menyebabkan pemesinan yang tidak diinginkan yang menghasilkan ketidakakuratan dimensi.

Benda Kerja dan Sistem Pegangan Benda Kerja:

Dalam proses ini, benda kerja harus baik konduktif listrik. Hanya materi konduktif listrik yang dapat diproses dengan metode ini. Benda kerja dijadikan anoda dalam proses ini. Alat pegangan benda kerja harus memiliki properti non-konduktif.

Kerja Mesin Elektrokimia:

Mesin elektrokimia bekerja sebaliknya dari proses pelapisan elektro. Logam dihilangkan dari anoda ke dalam elektrolit dan berubah menjadi bentuk lumpur bereaksi dengan ion berlawanan yang tersedia dalam elektrolit. Proses ini bekerja sebagai berikut.

• Dalam ECM, elektrolit dipilih sedemikian rupa sehingga tidak ada pelapisan pada alat dan bentuk alat tetap tidak berubah. Biasanya NaCl dalam air digunakan sebagai elektrolit.
• Alat terhubung ke terminal negatif dan benda kerja terhubung ke terminal positif.
• Ketika arus melewati elektroda, reaksi terjadi di anoda atau benda kerja dan di katoda atau alat. Untuk memahami kerja yang tepat mari kita ambil contoh pemesinan baja rendah karbon.
• Karena beda potensial, disosiasi ionik terjadi dalam elektrolit.

NaCl ↔ Na+ + Cl- H2O ↔ H+ + OH-

• Ketika beda potensial diterapkan antara benda kerja dan alat, ion positif bergerak menuju alat dan ion negatif menuju benda kerja.
• Jadi ion hidrogen bergerak menuju alat. Saat hidrogen mencapai alat, ia mengambil beberapa elektron darinya dan berubah menjadi bentuk gas. Gas ini pergi ke lingkungan.
• Ketika ion hidrogen mengambil elektron dari alat, ia menciptakan kekurangan elektron dalam campuran. Untuk mengompensasinya, ion besi (ferrous) dibuat di benda kerja (anoda) yang memberikan jumlah elektron yang sama dalam campuran.

2H+ + 2e- = H2 ↑ di Katoda Fe = Fe+ + + 2e- di Anoda

• Ion besi (ferrous) ini bereaksi dengan ion klorida atau hidroksida berlawanan dan menyedot dalam bentuk lumpur.

Iron (Fe) ↔ Fe++ + 2e- Fe++ + 2Cl- ↔ FeCl2 Fe++ + 2(OH)- ↔ Fe(OH) Fecl2 + 2(OH)- ↔ Fe(OH)2 + 2Cl

• Ini akan memberikan besi (ferrous) atau iron ke dalam elektrolit dan menyelesaikan proses pemesinan. Proses pemesinan ini memberikan finishing permukaan yang sangat tinggi karena pemesinan dilakukan atom demi atom.

Untuk pemahaman yang lebih baik, tonton video berikut.

Aplikasi:

• ECM digunakan untuk memesin cakram atau palang rotor turbin.
• Ini dapat digunakan untuk membuat lubang pada collet dinding tipis.
• ECM dapat digunakan untuk menghasilkan profil internal dari cam internal.
• Produksi cincin satelit dan tulang penyambung, pemesinan gear dan profil panjang dll.

Keuntungan dan Kerugian:

Keuntungan:

• Ini dapat memesin permukaan yang sangat rumit.
• Satu alat dapat digunakan untuk memesin sejumlah besar benda kerja. Secara teoritis tidak ada aus alat.
• Pemesinan logam tidak bergantung pada kekuatan dan kekerasan alat.
• ECM memberikan finishing permukaan yang sangat tinggi.

Kerugian:

• Biaya awal mesin yang tinggi.
• Sistem desain dan perkakas yang kompleks.
• Properti fatigue permukaan yang diproses dapat berkurang.
• Materi non-konduktif tidak dapat diproses.
• Lubang buta tidak dapat diproses dengan ECM.
• Kebutuhan ruang dan area lantai lebih tinggi dibandingkan pemesinan konvensional.

Itulah semua tentang prinsip, kerja, peralatan, aplikasi, keuntungan, dan kerugian mesin elektrokimia. Jika Anda memiliki pertanyaan tentang artikel ini, tanyakan dengan mengomentari. Jika Anda menyukai artikel ini, jangan lupa bagikan di jaringan sosial Anda. Terima kasih telah membacanya.