Elektrokimyasal işleme yönteminde karmaşık şekiller için katot tasarımı

Elektrokimyasal İşleme (EKİ) yöntemi; parlak yüzey sonlandırma, işlenmesi zor malzemelerin üretimi ve karmaşık şekillerin imalatı için en etkili alışılmamış imalat yöntemlerinden biridir. Ancak boyutsal hassasiyetin gerçekleştirilememesi, işlem sürecinin kontrolü ve çevresel faktörler gibi bazı zorluklardan dolayı EKİ yönteminin kullanılabilirliği sınırlıdır. Bu çalışmada serbest formlu yüzeylerin işlenmesinde kullanılacak olan katot tasarımı için bir matematiksel model sunulmuştur. Bu matematiksel model anot ve katot arasındaki potansiyel dağılımının tespiti için Sonlu Elemanlar Yöntemi (SEY) kullanarak üç boyutlu Laplace denkleminin çözülmesi prensibine dayanmaktadır. Deneysel çalışmaların yapılabilmesi için masaüstü boyutlarda bir EKİ tezgahı tasarlanmış ve imal edilmiştir. Deneysel çalışmalarda AISI 1040 karbon çeliği anot malzemesi, bakır pirinç ve paslanmaz çelik ise katot malzemesi olarak kullanılmıştır. İlerleme hızı ve elektrik iletkenlik katsayısı gibi değişkenler kullanılarak dokuz farklı katot tasarlanarak matematiksel modelin geçerliliği incelenmiştir. EKİ yöntemi uygulanmış anot yüzeyleri bir üç boyutlu tarayıcı kullanılarak yüzey ölçümleri ve CAD model ile karşılaştırmaları yapılmıştır. Deneysel çalışmalarda, NaCl tip elektrolitin işlem bölgesine transferinin yapıldığı bölgelerde aşırı işleme oluşturduğu gözlemlenmiştir. İşlem bölgesinin orta kısımlarında ise düzgün yapılan elektrolit iletiminden dolayı boyutsal hata değerlerinin benzer çıktığı tespit edilmiştir. Üç boyutlu taranmış yüzeyler incelendiğinde, yüksek elektrik iletkenliği ve yüksek ilerleme hızlarında daha hassas şekiller oluşturulduğu gözlenmiştir. Buna ek olarak serbest form yüzeylerin işlenmesi sırasında karşılaşılan üç farklı zorluk incelenmiş olup, tasarlanmış olan kontrol mekanizmaları sunulmuştur.