1. ELEKTROKİMYASAL İŞLEME (ECM)
Elektrokimyasal işleme, bir iş parçasının yüzeyinden
atomların kaldırılmasına dayanan gelişmiş bir işleme
yöntemidir. Bu işleme yönteminde elektroliz
teknikleri kullanılır. ECM yönteminde yüksek akım
şiddetli ve düşük voltajlı bir doğru akım iş parçası
(anot) ile şekillendirilmiş takım (katot) arasından
geçirilir. Anodik iş parçası yüzeyindeki metal
iyonlarına ayrışır ve böylece takımın şekli iş parçasına
kopyalanır. Elektrotlar arasındaki boşluktan akan
elektrolit, metal iyonlarını ve oluşan ısıyı kaldırır.
Takım iş parçası içine doğru ilerletilerek anot ile katot
arasındaki boşluk korunur. Anot metali
elektrokimyasal olarak çözündüğünden, çözünme hızı
Faraday Kanunu’na göre sadece atomik ağırlığına,
birleşme değerine, geçen akıma ve akımın geçtiği
süreye bağlıdır. Çözünme hızı metalin sertliğinden ya
da diğer özelliklerinden bağımsızdır. Katotta sadece
hidrojen gazı oluştuğundan, bu elektrotun şekli
elektroliz boyunca değişmez. Bu özellik ECM’in
metal işleme yöntemi olarak kullanılmasındaki en
önemli etkendir .


1.1. Temel Prensipler
Şekil 1’de görüldüğü gibi iş parçası ve takım bir
elektrolit bataryanın anot ve katodunu oluşturur.
Genelde 10-30 V civarlarında sabitlenmiş bir
potansiyel fark tatbik edilir. Uygun bir elektrolit
seçilir. Böylece elektroliz boyunca katodun şekli
değişmez. İşleme ürünlerini temizlemek, katodik gaz
oluşumu ve elektriksel ısınma ile yükselen istenmeyen
etkilerin azaltılması amacıyla elektrotların arasındaki
boşluktan iletkenliği yaklaşık 0.2 W/cm olan
elektrolit yaklaşık 3-60 m/s hızla pompalanır. Anottan
metal kaldırma hızı yaklaşık olarak elektrotlar
arasındaki mesafenin tersiyle orantılıdır. Katodun
anoda doğru yaklaşık 0.02-0.03 mm/s’lik bir besleme
hızıyla işleme devam etmesi ile elektrotlar arasındaki
açıklık sabit bir değere ulaşır. Bu şartlar altında katot
şeklinin kabaca simetriği (tamamlayıcısı) anot
üzerinde oluşur. Tipik elektrot aralığı 0.025-1.3 mm,
ortalama akım şiddeti de 20-300 A/cm2’dir.
Katot olarak kullanılacak metal elektriksel ve ısıl
iletkenliğe sahip olmalı, elektrolite karşı kimyasal
dirence sahip olmalı ve ECM için gerekli sertliğe ve
işlenebilme özelliğine sahip olmalıdır. Bakır, pirinç,
bronz, paslanmaz çelik ve titanyum ECM takımları
olarak en çok kullanılan malzemelerdir. Elektriği
geçiren neredeyse tüm malzemelerden yapılmış iş
parçaları elektrokimyasal olarak işlenebilir. ECM;
titanyum, Rene 95, Rene 88 ve IN100 gibi en sert
yüksek sıcaklık alaşımlarında bile etkin bir şekilde
kullanılabilir.
Elektrolit anot ile katot arasında devreyi tamamlayan
iletken bir sıvıdır. Elektrolitler temelde inorganik
bileşiklerin sıvı solüsyonlarıdır ve anotta iş parçasını
çözündürme yeteneğine sahip olmalıdır. Yüksek
elektriksel iletkenlik, özgül ısı, ısıl iletkenlik ve
kaynama noktası elektrolitlerin temel özellikleridir.
Fakat bunlara ilaveten metal alaşımları, 1818
paslanmaz çelik veya titanyumdan yapılan pompa ve
ilgili ekipmanda korozyona neden olmamalıdır. Çelik
veya nikel alaşımlarını işlemek için içine bir miktar
sülfürik ya da hidroklorik asit katılmış %24’lük bir
sodyum klorür solüsyonu bir elektrolit için baz
oluşturabilir. Gaz türbinli motorların pale (blade) ve
kanatçıklarına (vane) uygulanan ECM işlemlerinde
genelde sodyum nitrat kullanılır.
1.2. ECM’in Avantaj ve Dezavantajları
Elektrokimyasal işleme ile kazanılan başlıca avantajlar
şu şekilde sıralanabilir:
1. Metal işleme hızı metalin sertliğine bağlı
değildir.
2. Sert metaller üzerine karmaşık şekiller
işlenebilir.
3. Takım aşınması yoktur.
4. Diğer işleme yöntemlerine göre daha
hassastır (0.127 mm bazı durumlarda 0.013
mm’ye düşebilir).
5. Sert ya da yumuşak herhangi bir iletken
malzemede kullanılabilir.
6. Takım iş parçasına asla temas etmediğinden
iş parçasına zarar verme tehlikesi yoktur.
7. Takımda ve iş parçasında kalıntı gerilme ve
termal yorulma yoktur.
8. İş parçasında çapak oluşmaz.
Bu avantajların yanında ECM’in birtakım
dezavantajları da vardır. Bunlar şu şekilde
özetlenebilir:
1. ECM makineleri, kurulması, bakımı ve
takımların üretimi çok pahalıdır.
2. Elektrolitin iyi bir şekilde depolanması
gerekir. Örneğin sodyum klorür (en çok
kullanılan elektrolit) ekipmanda, takımda ve
iş parçasında korozyona neden olabilir.
Ayrıca asit ve alkali içeren solüsyon atıkları
çevreye zarar vermeyecek şekilde
depolanmalıdır.
1.3. ECM’in Uygulama Alanları
Elektrokimyasal işleme, uçak motor
endüstrisinde genelde imalatta kullanılır. Bunlara
örnek olarak türbin paleleri, pale diskleri gibi
geleneksel yöntemlerle işlenmesi güç motor parçaların
şekillendirilmesi verilebilir. Onarım işlemlerinde ise
en yaygın kullanım alanı çapak alma (pürüzlü
yüzeylerin düzeltilmesi) ve delik delme işlemleridir

1.3.1. Çapak alma
ECM’in en basit ve en yaygın uygulaması çapak
almadır. Elektrokimyasal çapak alma hızlı bir
işlemdir. İmal edilmiş veya onarım işlemi görmüş
(kaynak vb.) komponent yüzeylerinin düzeltilmesi için
tipik işlem süresi 5-30 sn’dir. Hızı ve kullanım
kolaylığından dolayı elektrokimyasal çapak alma,
sabit bir katot takımı ile gerçekleştirilebilir. İşlem bir
çok uygulamada kullanılır ve enine delinmiş deliklerin
ara kesit bölgesinin çapaktan arındırılması için
özellikle uygundur. Yüzeydeki pürüzlerin giderilmesi
için geliştirilen elektrokimyasal parlatma işlemi ile
yüzey pürüzlülüğü 0.05 μm’den daha küçüktür.
1.3.2. Delik Delme
Delik delme ECM’in kullanıldığı bir diğer yaygın
işlemdir. ECM ile çok değişik boyutlarda delikler
delmek mümkündür. 0.05 mm’den 20 mm çapa kadar
delikler rapor edilmiştir. Elektrokimyasal delme işlemi
ile elde edilen yaygın sonuçlar 0.001 mm konik, 0.5
mm aşırı kazılmış (iş parçasının yan çeperi ile katot
takımının merkez ekseni arasındaki radyal uzunluk ile
katodun dış çapı arasındaki yerel fark “aşırı kazıma”
(overcut) olarak bilinir) ve 2.5 mm köşe yarıçapına
sahip deliklerdir. ECM ile iç çapı 0.8 mm’den ve dış
çapı da 0.5 mm’den küçük parçaları işlemek zordur.