ECP การขัดด้วยไฟฟ้าเชิงเคมี เพิ่มความเรียบเนียนให้กับพื้นผิวแม่พิมพ์
แม่พิมพ์ที่มีพื้นผิวสมบูรณ์แบบนั้นสำคัญอย่างยิ่ง เพราะส่งผลต่อคุณภาพของชิ้นงานและอายุการใช้งานของเครื่องมือ เทคโนโลยีการขัดพื้นผิวที่เรียกว่า ECP – Electrochemical Polishing หรือ การขัดด้วยไฟฟ้าเชิงเคมี ซึ่งเป็นวิธีการเฉพาะที่ทำให้พื้นผิวเรียบยิ่งขึ้น
บริษัทผู้ผลิตแม่พิมพ์
PMM Moldes เริ่มก่อตั้งในปี 1987 ตั้งอยู่ที่เมือง Maceira ใกล้กับศูนย์กลางผลิตแม่พิมพ์ของโปรตุเกส ซึ่งมีความเชี่ยวชาญด้านการวิจัยและการพัฒนาทางเทคนิคการผลิต
แม่พิมพ์ ซึ่งมีข้อกำหนดทางเทคนิคระดับสูง ด้วยแแม่พิมพ์คุณภาพสูงที่ใช้สำหรับการฉีดพลาสติก ยาง และการหล่อขึ้นรูป
PMM Moldes ดำเนินกิจการแบบครอบครัว ตั้งแต่การออกแบบผลิตภัณฑ์ และวิศวกรรมเครื่องมือ ไปจนถึงการผลิตชิ้นส่วน PMM มุ่งเน้นไปที่ลูกค้าในอุตสาหกรรมยานยนต์ ในช่วง 35 ปีหลังดำเนินกิจการ บริษัทได้เข้าสู่การผลิตชิ้นส่วนสำหรับอุตสาหกรรมอื่น ๆ เช่น การแพทย์ อิเล็กทรอนิกส์ บรรจุภัณฑ์ และของใช้ในครัวเรือน
การขัดด้วยไฟฟ้าเคมี หรือ ECP เป็นเทคนิคที่ใช้ข้อดีของ Homogeneous Electrostatic Field หรือ สนามไฟฟ้าสถิตที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งสร้างขึ้นในช่องว่างระหว่างเครื่องมือและอิเล็กโทรด เมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าระหว่างกัน หากมีอิเล็กโทรไลต์อยู่ในช่องว่าง กระแสไฟฟ้าก็จะไหลได้ กระแสไฟมีความหนาแน่นสม่ำเสมอถ้าช่องว่างยังสม่ำเสมอ ความหนาแน่นโดยทั่วไป คือ 40-80 A/cm2 ความหนาแน่นกระแสไฟนี้มีการกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นผิวเครื่องมือทั้งหมด ขนาดของช่องว่างอาจแตกต่างกันระหว่าง 0.1 ถึง 0.5 มม.
อย่างไรก็ตาม ช่องว่างจะต้องสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิว กระแสไฟจะผลักไอออนลบไปยังขั้วบวก เช่น เครื่องมือจะทำปฏิกิริยาทางเคมีกับวัสดุ ซึ่งจะแยกตัวออกจากกันทันที เนื่องจาก pH ของอิเล็กโทรไลต์อยู่ที่ประมาณ 8.5 เป็นผลให้เกิดตะกอนที่ไม่ละลายน้ำของไฮดรอกไซด์ ซึ่งประกอบด้วย Fe(OH)2 ด้วยวิธีนี้ พื้นผิวของเครื่องมือจะค่อย ๆ ละลาย หลังจากลอกชั้นประมาณ 0.1 มม. จะได้โลหะที่สะอาด สม่ำเสมอ และมันวาว พื้นผิวนี้ไม่ต้องเสียเวลาหล่อใหม่อีกครั้ง ไม่มีรอยแตกขนาดเล็ก และความเค้นทางกล (Mechanical Stress) ที่เกิดจากเครื่อง EDM หรือกระบวนการกัดและการเจียร
กระบวนการนี้สามารถลดความหยาบของพื้นผิวได้มากถึง 7 เท่า และขจัดรอยแตกขนาดเล็กมาก ๆ หรือระดับไมโคร (Microcracks) ออกได้ จากกระบวนการ EDM*
* EDM หรือ Electrical Discharged Machine คือ เครื่องกัดโลหะด้วยหลักการทำงานของกระแสไฟฟ้ามีความต่างศักย์สูง โดยการปล่อยให้กระแสไฟฟ้าไหลผ่านวัสดุที่เป็นโลหะสองชิ้น งานที่เหมาะกับการใช้ EDM นั้น ส่วนมากจะเป็นงานที่ต้องการความเที่ยงตรง งานที่ไม่สามารถขึ้นรูปหรือตัดเฉือนด้วยวิธีปกติได้
โดย ECP มีข้อดี คือ เพิ่มความต้านทานการสึกหรอและยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วน ผู้ใช้สามารถลดแรงดันในการฉีด เพิ่มความเร็วในการฉีด และใช้เครื่องฉีดขนาดเล็กลงได้ด้วยการเพิ่มความเรียบเนียนของพื้นผิว นอกจากนี้ยังช่วยลดโอกาสที่แบคทีเรียจะปนเปื้อน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับผลิตภัณฑ์ทางการแพทย์และอาหาร ซึ่งจะแตกต่างกับการขัดแบบทั่วไป การขัดแบบนี้จะไม่มีการปนเปื้อนของสารเคมีที่เป็นอันตรายใด ๆ ทั้งสิ้น เช่น กรดฟอสฟอริก เปอร์คลอริก และโครมิก ดังนั้นกระบวนการนี้จึงไม่ก่อให้เกิดก๊าซหรือสารเคมีที่เป็นพิษอย่างแน่นอน
“เราจะใช้เครื่องจักรในทุก ๆ ครั้งที่สามารถทำการได้ เนื่องจากกระบวนการขัดที่เร็วกว่าการขัดด้วยมือ หรือ EDM และทำให้พื้นผิวเป็นเนื้อเดียวและมันเงา (Blind Mirror) โดยไม่ต้องเคลือบชั้นใหม่อีกครั้ง ตัวอย่างเช่น ชิ้นส่วนที่มีซี่โครง (Ribs) ลึกหรือบาง ที่ไม่สามารถเข้าถึงได้ด้วยการขัดด้วยมือ จะเหมาะสมสำหรับกระบวนการที่ขัดด้วยเครื่อง ECP นี้” David Barbeiro นักพัฒนาธุรกิจและผู้อำนวยการด้านไอทีกล่าว
โดยทั่วไปแล้ว ซี่โครงเหล่านี้ที่ผลิตด้วย EDM จะมีชั้นขรุขระที่ขัดขวางการไหลของวัสดุระหว่างการฉีด ซึ่งต้องใช้แรงจับยึดที่มากขึ้น เครื่องจักรที่ใหญ่ขึ้น และรอบเวลาที่ยาวนานขึ้น โดยมีค่าใช้จ่ายที่เพิ่มสูงขึ้นเช่นกัน อีกทั้งรูปทรงที่ซับซ้อนอาจจะถูกทำให้เสียรูปโดยการขัดด้วยมือ ในขณะที่ ECP สามารถขัดเงาได้ เป็นรูปทรงเรขาคณิต 3 มิติที่กำหนดไว้อย่างสมบูรณ์แบบ
ข้อดีของการขัดด้วยไฟฟ้าเคมี หรือ ECP การตัดเฉือน EDM อาจส่งผลให้เกิดพื้นผิวที่มีรูพรุนและรอยแตกขนาดเล็ก แต่การตัดเฉือนด้วย ECP พื้นผิวโลหะจะเรียบเนียน มันวาว และบริสุทธิ์ คุณสมบัติเหมือนกันกับวัสดุพื้นฐานและไม่มีความเค้นตกค้าง ลดกระบวนการจาก EDM สำหรับขนาดกลาง หรือผิวเรียบ และการขัดเงา กระบวนการนี้จึงสามารถประหยัดต้นทุนได้อย่างมากสำหรับทั้งผู้ผลิตและผู้ใช้แม่พิมพ์ นอกจากนี้ กระบวนการ ECP ยังทำงานกับสารละลายน้ำเกลือแทนกรด เช่น การขัดด้วยไฟฟ้าแบบทั่วไป
One of the company’s projects was for a loudspeaker cover full of small holes made by EDM.
The results achieved with ECP can be seen on the right side. (Source: PMM Moldes)
Barbeiro อธิบายว่า “บริษัทตัดสินใจใช้เครื่อง ECP โดยพิจารณาจากข้อกำหนดด้านการตกแต่งพื้นผิวแบบเรียบที่มาจาก RFQ และทุกครั้งที่เราสามารถคาดการณ์ถึงปัญหาในการฉีดที่เกิดจากโครงที่บางลึกได้” ข้อได้เปรียบที่สำคัญอีกหนึ่งสิ่งของเครื่อง ECP แบบพื้นผิวเรียบคือ ปัญหาเรื่องพื้นผิวที่ต้องหล่อใหม่และการแตกร้าวระดับไมโครจากเครื่อง EDM จะหมดไป ทำให้ได้เนื้อสัมผัสทางเคมีปกติพร้อมผลลัพธ์ที่สมบูรณ์แบบ
ขอบคุณที่มาและภาพโดย ETMM , TOOLMAKERSบทความน่าสนใจ >> อัปเกรดอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์รุ่นใหม่ ใช้งานได้กับเกือบทุกพื้นผิวอ่านบทความเพิ่มเติม >> คลิกที่นี่
