Steigerung der Genauigkeit und Betriebssicherheit bei den elektrochemischen Bearbeitungsverfahren

75 Pages·1972·2.953 MB·German

by  Prof. Dr.-Ing. Wilfried König, Dr.-Ing. Dieter Pahl, Dr.-Ing. Egbert Scholz, Dr.-Ing. Rainer Stockmann (auth.)

FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN
Nr. 2259
Herausgegeben im Auftrage des Ministerprasidenten Heinz KUhn
vom Minister fur Wissenschaft und Forschung Johannes Rau
Prof. Dr. -Ing. Wilfried Konig
Dr. -Ing. Dieter Pahl
Dr. -Ing. Egbert Scholz
Dr. -Ing. Rainer Stockmann
Lehrstuhl fUr Technologie der Fertigungsverfahren
Laboratorium fiir Werkzeugmaschinen und Betriebslehre
der Rhein. -Westf. Techn. Hochschule Aachen
Steigerung der Genauigkeit und Betriebs
sicherheit bei den elektrochemischen
Bearb eit ungsverfahren
Westdeutscher Verlag Opladen 1972
ISBN-13: 978-3-531-02259-8 e-ISBN-13: 978-3-322-88325-4
DOl: 10_1007/978-3-322-88325-4
© 1972 by Westdeutscher Verlag, Opladen
Gesamtherstellung: Westdeutscher Verlag
Inhalt
Einlei tung ............................................... 5
1. Elektrochemisches Senken ••••••••••••.•••••••••••• 5
1.1 Prinzip des elektrochemischen Senkens •••••••••••• 5
1. 2 Grundlagen des elektrochemischen Senkens •.••••••• 6
<
1. 2.1 FormelmaBige Beschreibung des Senkprozesses •••••• 6
1. 2.2 GesetzmaBigkeiten des Abbildungsvorganges •••••••• 7
1.3 Spaltausbildung beim elektrochemischen Senken
mit nichtpassivierenden Elektrolyten ••••••••••••• 8
1. 3.1 EinfluBgroBen auf die Spaltausbildung beim
Senken von prismatischen Bohrungen .•••••••••••••• 9
1.3.1.1 Bearbeitungsparameter bzw. Stirnspalt ag ••••••••• 11
1.3.1.2 Teilspal t ao ••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 12
1.3.1.3 Teil spal t as 14
I ••••••••••••••••••••••••••••••••••••
1.3.1.4 Sei tenspal t as ••••••••••••••.•••••••••••••••••••• 14
1. 3. 2 Abbildungsgenauigkeit beim Senken von Raumformen • 17
2. Elektrochemisches Honen mit passivierender
Elektrolytlosung •••••••••••••••••••••••••••.••••• 19
2.1 Anforderungen an das Honwerkzeug ••••••••••••••••• 20
2.2 Abtragleistung ••••••••••••••••••••••••••••••••••• 22
2.3 Rundhei tsfehler •••••••••••••••••••••••••••••••••• 23
3. KurzschluBerkennung und -abschaltung bei der
elektrochemischen Metallbearbeitunq •••••••••••••• 26
3.1 Entstehungsursachen von KurzschlUssen •••••••••••• 26
3.1.1 Metallische Fremdkorper •••••••••••••••••••••••••• 26
3.1.2 Nichtmetallische Fremdkorper ••••••••••••••••••••• 27
3.1. 3 UngenUgender ElektrolytdurchfluB ••••••••••••••••• 27
3.1.4 Passivierungsschichten ••••••••••••••••••••••••••• 27
3.2 Erfassungsm5g1ichkeiten von KurzschlUssen •••••••• 28
3.2.1 Untersuchungen des Spannungsverlaufes beim
eintretenden KurzschluB •••••••••••••••••••••••••• 28
3.2.2 Theoretische Betrachtung zu den KurzschluB-
vorg:ingen ....................................... . 30
3.2.3 Schaltungen zur KurzschluBerfassung •••••••••••••• 32
3.2.3.1 Schaltung zur statischen KurzschluBerfassung ••••• 32
3.2.3.2 Schaltung zur dynamischen KurzschluBerfassung •••• 33
3.3 KurzschluBabschaltung •••••••••••••••••••••••••••• 39
3.3.1 Aufbau einer Thyristor-KurzschluBanlage •• : ••••••• 40
3.3.2 Auslegung der Hauptthyristoren ••••••••••••••••••• 41
4. Zusammenfassung ••.•.•••••••..•••••..••••••••••••• 43
Literaturverzeichnis ••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 45
Verwendete Formelzeichen ••••••••••••••••••••••••••••••••• 46
Abbildungen ............................................... , 48
3
Einleitung
Entwicklung und Einsatz der elektrochemischen Bearbeitungsverfah
ren waren zunachst gepragt durch den Einsatz und die Verarbei
tung von hochwarmfesten metallischen Werkstoffen, besonders im
Flugzeugbau und in der Raumfahrttechnik. Es bieten sich jedoch
he ute zahlreiche Einsatzoebiete filr eine elektrochemische Bear
beitung in allen Produktionszweigen der metallverarbeitenden In
dustrie an. Unter Berilcksichtigung der spezifischen Vorteile
sollten diese Verfahren weit starker in die Gesamtheit der Me
tallbearbeitungsverfahren nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten
eingegliedert werden. Voraussetzung hierfilr ist eine moglichst
genaue Kenntnis der Moglichkeiten und Grenzen dieser Verfahren.
1m vorliegenden Bericht - Weiterfilhrung der Forschungsberichte
1716, 1845 und 1991 (1, 2) - werden die Abbildungs- und Formge
nauigkeit sowie die KurzschluBerkennung und Abschaltung beim
elektrochemischen Senken und Honen eingehend untersucht.
Die Abbildungs- und Formgenauigkeit werden im wesentlichen von
der GroBe und der Art der Ausbildung des Arbeitsspaltes bee in
fluBt. Beim elektrochemischen Senken ergibt sich der Arbeits
spalt aus den Arbeitsparametern, w1ihrend er beim elektrochemi
schen Honen vorgegeben wird. In ersten Versuchen ergab sich, daB
mit kleinerem Arbeitsspalt sowohl beim Senken als auch beim Ho
nen groBere Form- und Abbildungsgenauigkeiten zu erzielen sind.
Ein sehr kleiner Spalt zwischen den Elektroden erhoht jedoch die
Gefahr von Kurzschlilssen und der damit verbundenen Gefahr der
Werkzeug- und Werkstilckzerstorung erheblich.
Urn die Folgen von Kurzschlilssen weitestgehend ausschlieBen zu
konnen, wurde die Entstehung von Kurzschlilssen untersucht und
Moglichkeiten ihrer frilhzeitigen Erkennung aufgezeigt. Aus die
sen Kenntnissen ergeben sich KurzschluBabschaltungen, die eine
elektrochemische Bearbeitung mit sehr kleinen Arbeitsspalten ge
statten, ohne eine Zerstorung der Werkzeuge durch Kurzschlilsse
befilrchten zu milssen.
1. Elektrochemisches Senken
1.1 Prinzip des elektrochemischen Senkens
Das elektrochemische Senken ist ein Fertigungsverfahren, das auf
der konseguenten und logischen Ausnutzung der im Faraday'schen
Gesetz zum Ausdruck gebrachten Erkenntnisse beruht. 1m ilbertra
genen Sinne besagt dieses Gesetz, daB der elektrochemische Ab
trag an der Anode, der hervorgerufen wird durch Ladungsaustausch
vorgange zwischen Anode, Kathode und einem elektrolytischen Wirk
medium, proportional der durch den Elektrolyten geflossenen La
dungsmenge ist. Urn einen hohen 'Abtrag pro Zeiteinheit zu erzie-
5
len, werden hohe Strome benotigt bzw. es mUssen bei gegebener
Elektrodenfliiche hohe Stromdichten erreicht werden. Aufgrund
des Abtrages an der Anode wUrde sich der Widerstand der Elektro
lytsaule zwischen den Elektroden vergroBern, d. h. bei konstan
ter Spannung wUrde die Stromdichte und damit die Abtragsleistung
geringer, wenn nicht die Kathode entsprechend dem Abtrag an der
Anode in Richtung auf diese zugestellt wUrde.
Damit ergibt sich das Prinzip des elektrochemischen Senkens, das
anhand der in Abb. 1 dargestellten maschinellen Anordnung er
Uiutert wird.
WerkstUck und Werkzeug lieqen als Elektroden am positiven bzw.
negativen Pol einer Gleichstromquelle, deren Spannunq zwischen
5 und 20 Volt einstellbar ist. D~s Werkzeug wird mit konstanter
Geschwindigkeit in Richtung des ArbeitsfQrtschrittes zugestellt.
In einzelnen Fallen erfolgt diese Vorschubbewegung auch gere
gelt (3). Zwischen Werkzeug und WerkstUck bilden sich Spalte in
der GroBenordnung von 0,05 - 1 mm aus. Entsprechend dem Ohm'
schen Gesetz resultieren aus diesen Spaltweiten Stromdichten,
deren Werte zwischen 0,5 und 5 A/mm2 betragen konnen.
Da sich die Elektrolytlosung bei Stromdurchgang erwarmt und die
se Stromwarme zur Aufrechterhaltung des Abtragsprozesses abge
fUhrt werden muB, ist eine hohe Stromungsgeschwindigkeit der
Elektrolytlosung im Spalt zwischen den Elektroden erforderlich.
Die Elektrolytlosung wird deshalb mit DrUcken bis zu 15 kp/cm2
und darUber durch Bohrunqen oder Schlitze, die meist im Werkzeug
angeordnet sind, in den Arbeitsspalt gefUhrt und flieBt gegen
Atmospharendruck oder gegen einen Drosseldruck von 1 - 3 kp/cm2
abo Aufgrund dieser Druckdifferenzen sind Stromungsgeschwindig
keiten der Losung bis zu 50 m/s moglich.
1.2 Grundlaqen des elektrochemischen Senkens
Die GesetzmaBigkeiten, die dem elektrochemischen Senken zugrun
de liegen, sind in vorangegangenen Forschungsberichten '(I, 2),
ausfUhrlich erlautert wo~den. Sie werden im folgenden nur kurz
angefUhrt, urn die nachfolgenden AusfUhrungen verstandlich tiar
stellen zu konnen.
1.2.1 FormelmaBige Beschreibung des Senkprozesses
Aus dem Faraday'schen Gesetz, das die an den Elektroden umge
setzte Stoffmenge beschreibt, laBt sich fUr den Materialabtrag
V an der Anode die Beziehung
V=V ·I·t (1)
sp
ableiten. Darin ist I der Arbeitsstrom (A) und t die Bearbei
tungszeit (min). In dem Faktor Vsp (mm3/A . min), dem spezifi
schen Abtragvolurnen, sind die Elementkennwerte, das spezifische
Gewich~ und die Faraday'sche Konstante zusammengefaBt. Vsp ist
somit eine Werkstoffkonstante. Da es sich bei den oraktisch zu
bearbeitenden Werkstoffen nicht urn reine Metalle handelt son
dern urn Materialien, die metallische Komponenten in unterschied
lichen Konzentrationen und GefUgephasen sowie nichtmetallische
6
Bestandtei1e entha1ten, besteht die anodische Auf15sung aus meh
reren parallel ab1aufenden und sich eventue11 gegenseitig be- .
einf1ussenden Reaktionen. AuBerdem k5nnen die einze1nen Legie
rungse1emente mit mehreren Wertigkeiten in L5sung gehen. Diese
Einf1Usse erschweren die rechnerische Bestimmung des spezifi
schen Abtrages, so daB es zweckmaBig ist, den Vsp-Wert experi
mente11 zu ermitte1n.
Aus der Beziehung (1) 1aBt sich eine fUr das e1ektrochemische
Senken wichtige G1eichung ab1eiten:
vA=s.V (2)
sp
Danach ist die Abtraggeschwindigkeit vA (mm~min) am WerkstUck
direkt proportional der Stromdichte 5 (A/mm ) auf der Anoden
oberf1ache. Da sich beim e1ektrochemischen Senken die Werk
stUckoberf1ache aufgrund des Abtrages mit derse1ben Geschwin
digkeit wie die Werkzeugoberf1ache bewegt (4), kann die Ein
senkgeschwindigkeit vE des Werkzeuges gleich der Abtraggeschwin
digkeit vA gesetzt werden. Damit ist die Stromdichte auf den
E1ektroden der Einsenkgeschwindigkeit direkt proportional.
1.2.2 GesetzmaBigkeiten des Abbi1dungsvorganges
Die GesetzmaBigkeiten der Spa1tausbi1dung zwischen den E1ektro
den werden aus dem Faraday'schen und Ohm'schen Gesetz abge1ei
tet. Prinzipie11 ist zwischen drei Spa1tarten zu unterscheiden:
Der Stirnspa1t ag, der in Einsenkrichtung gemessen wird (Abb. 2),
ste11t sich nach Erreichen des G1eichgewichtszustandes in Ab
hangigkeit von den Bearbeitungsbedingungen nach G1. (3) ein:
u . x • V
sp (3)
a
g
Die Spa1tgr5Be ist also der Spannung U, der spezifischen Leit
fahigkeit x der E1ektro1yt15sung und dem spezifischen Abtrag
direkt und der Einsenkgeschwindigkeit umgekehrt proportional.
Die Gr5Be des Seitenspa1tes as bei einer prismatischen Ein
senkung wird in erster Naherung nach G1. (4) berechnet, in der
b die Dicke des profi1erzeugenden Tei1es der Werkzeuge1ektrode
ist (Abb. 2).
,
=';
a 2a b (4)
5 g
Die Berechnung des Spa1tes an, der eine Raumform umgibt und
senkrecht zur WerkstUckkontur gemessen werden 5011 (Abb. 3),
erfo1gt nach der Beziehung (5):
a
(5)
=~
sin a
Danach ist der Norma1spa1t an umgekehrt proportional dem Sinus
des Winkels a zwischen der Tangente an die WerkstUckkontur und
der Vorschubrichtung.
Die Spa1tweiten zwischen den E1ektroden sind also sowoh1 von
den Bearbeitungsparametern a1s auch von der Form der werkzeug-
7
elektrode bzw. der zu fertigenden Kontur abhangig. Diese Spalt
weiten mUssen bei der Auslegung der Werkzeugelektroden zur Her
stellung maB- und formgenauer Einsenkungen BerUcksichtigung fin
den.
Die angefUhrten GesetzmaBigkeiten sind nur dann gUltig, wenn
an der Anode auBer der Metallauflosung keine Nebenreaktionen
ablaufen, wie es beispielsweise fUr die Bearbeitung unlegier
ter Stahle mit NaCI-Losungen zutrifft.
Bei der Verwendung sogenannter passivierender Elektrolyte kann
dagegen der an der Anode erzielte Abtrag nicht mehr durch die
genannten Beziehungen beschrieben werden, da ein Teil der dem
ProzeB zugefUhrten Ladung in Nebenreaktionen verbraucht wird
und somit nicht zur Werkstoffauflosung beitragt. Diese Tatsache
findet durch den Begriff der Stromausbeute ~i (1) BerUcksichti
gung:
~, = aufgeloste Werkstoffmenae (6)
1 theoretisch auflosbare Werkstoffmenge
Die Stromausbeute ist einerseits abhangig von der Paarung Werk
stoff - Elektrolyt, andererseits ist sie eine Funktion der Be
arbeitungsparameter.
FUr die Praxis des elektrochemischen Senkens ist in diesem Zu
sarnrnenhang zunachst nur die Aussage zu machen, daB fUr dieses
Verfahren Elektrolyte verwendet werden konnen, die sowohl eine
nahezu 100 %ige Stromausbeute gewahrleisten als auch solche,
die aufgrund von Passivierungserscheinungen die Metallauflosung
und damit die Stromausbeute zum Teil drastisch reduzieren kon
nen. Die Stromausbeute wiederum hat einen erheblichen EinfluB
auf die Abbildungsgenauigkeit.
Da die Aussage, ob ein Elektrolyt passivierend wirkt oder nicht,
irnrner von der Paarung Elektrolyt - Anodenwerkstoffabhangig ist,
wird fUr die folgenden AusfUhrungen festgelegt, daB sich diese
Begriffe stets auf die Paarung Elektrolyt - Eisen und des sen
Legierungen beziehen.
1.3 Spaltausbildung beim elektrochemischen Senken mit
nichtpas·si vierenden Elektrolyten
Aus den im Abschnitt "GesetzmaBigkeiten des Abbildungsvorganges"
angefUhrten.GI. (3), (4), (5) geht der EinfluB der Bearbeitungs
parameter auf die Spaltausbildung zwischen den Elektroden her
vor. In diesen Beziehungen ist jedoch nur ein Teil der bee in
flussenden GroBen enthalten. Sie beinhalten beispielsweise nicht
die Leitfahigkeitsanderung der Elektrolytlosung im Arbeitsspalt
aufgrund der zwangslaufig auftretenden Temperaturerhohung und
der Gasanreicherung. Obgleich diese EinflUsse zum Teil sicher
lich rechnerisch erfaBbar sind (5), werden si'e in den folgenden
Untersuchungen bewuBt eliminiert, urn die Spaltberechnungen nicht
unnotig zu komplizieren. Das laBt sich weitgehend dadurch er
reichen, daB.die Elektrolytstromung so gefUhrt wird, daB die Lo
sung an dem zu betrachtenden Spalt mit einer definierten Leit
fahigkeit vorliegt: Sollen zum Beispiel prismatische Bohrungen
gesenkt werden, so interessiert fUr die MaBgenauigkeit des Tei
les die GroBe des Seitenspaltes as.
8
Wird nun die ElektrolytH:isung - wie allgemein ublich - durch
Spulbohrungen oder -schlitze in den Arbeitsspalt geleitet (vgl.
Abb. 2), so wird sie beim Passieren des Stirnspaltes ag aufgrund
der elektrochemischen Vorgange mit Wasserstoffgas angereichert
und erwarmt. Diese Erwarmung nimmt noch mit der Einsenktiefe zu,
da durch den sich in der Spulbohrung bildenden Zapfen die strom
beaufschlagte Spaltlange standig verlangert wird. Die so gefuhr
te Elektrolytlosung tritt also mit einer undefinierten Leitfa
higkeit in den Seitenspalt ein, wodurch eine genaue Spaltberech
nung auBerst schwierig wird. Durch Umkehren der Stromungsrich
tung lassen sich diese Schwierigkeiten jedoch beheben, da hier
durch die Elektrolytlosung mit der im Tank gemessenen, konstan
ten Leitfahigkeit den Seitenspalt erreicht.
Weiterhin geht aus den o. a. Gleichungen hervor, daB verfahrens
bedingt zwischen zwei Arten der Spaltausbildung unterschieden
werden muB:
1. Der Stirnspalt ag und der Seitenspalt as bilden sich mit ei
ner konstanten GroBe aus, die von den Bearbeitungsparametern
und beim Seitenspalt zusatzlich noch von der Breite der Pro
filplatte b abhangt. Diese Spaltweiten, besonders aber der
Seitenspalt, interessieren bei der Auslegung der Werkzeug
elektroden zum Senken von Bohrungen.
2. Der Normalspalt an ist keine konstante GroBe, sondern eine
Funktion des Konturneigungswinkels bzw. der Werkstuckkontur.
Das bedingt eine zum Teil umfangreiche Korrektur der Werk
zeugelektroden, die zum Senken von Raumformen eingesetzt
werden.
rm folgenden werden deshalb diese beiden Einsatzgebiete des
elektrochemischen Senkens - das Senken von prismatischen Bohrun
gen und von Raumformen - getrennt behandelt, und die Moglichkei
ten zur Verbesserung der MaB- und Formgenauigkeit untersucht.
1.3.1 EinfluBgroBen auf die Spaltausbildung beim Senken von
prismatischen Bohrungen
Die Wirkflache der Werkzeugelektroden, die zum elektrochemischen
Senken von prismatischen Sacklochern oder Durchbruchen verwen
det werden, ist im allgemeinen eine dunne Profilplatte, die mit
einem hohlen, allseitig isolierten Stromtrager verbunden ist. Die
Kontur dieser Profilplatte ist eine Aquidistante zu der im Werk
stuck zu erzeugenden Kontur im Abstand des Seitenspaltes as
(vgl. Abb. 2). Voraussetzung fur die Fertigung maBgenauer Werk
stucke ist daher die exakte Bestimmung dieser Spaltweite.
Mit Gl. (4) ist bereits eine naherungsweise Berechnung des Sei
tenspaltes angefuhrt worden, die aus der Differentialgleichung
(7) abgeleitet wurde (Abb. 4):
da S I u. x • V sp (7 )
;rr- a ' a
s w
Mit aw = 0 und der Bedingung, daB zur Zeit t = 0 der Seiten
spalt die GroBe ao hat, lautet die Losung der Gl. (7):
a ' = , I 2U'x • V • t + a 2 (8)
s \j sp 0
9
Wird fur die Zeit t die Beziehung (9)
t = ( 9)
( 10)
in der b die Breite der Profilplatte bedeutet (4). Die allge
mein getroffene Annahme, daB der Ausdruck ao verh~ltnism~Big
klein gegenuber dem Ausdruck 2 ag • b und daher vernachl~ssigbar
sei, fuhrte zu der Beschreibung des Seitenspaltes durch die
Gl. (4). Diese Annahme erscheint jedoch nur dann gerechtfertigt,
wenn die Werkzeugelektrode an ihrer Stirnseite scharfkantig aus
gebildet ist. Sobald sie aber, wie es aus stromungstechnischen
Gesichtspunkten erforderlich ist, stirnseitig mit einem Radius
versehen wird, nimmt der Wert ao eine nicht mehr zu vernachl~s­
sigende GroBe an, die dann zwangsl~ufig in die Berechnung des
Seitenspaltes einbezogen werden muB.
Galloway (6) gibt fur die Ermittlung von ao die Beziehung
(11 )
an, jedoch macht er keine Angabe uber die GroBe des Elektroden
radius r, der verfahrensbedingt einen EinfluB auf ao ausuben
muB. Bei Kawafune (7) findet sich die Angabe, daB fur einen
Radius von 5 mm ao sich nach der GesetzmaBigkeit
(12)
ausbildet.
Wird zun~chst einmal von den unterschiedlichen Angaben zur Be
rechnung von ao abgesehen, so laBt sich mit Gl. (10) und einer
der Beziehungen (11) oder (12) immer noch nicht die gesamte
Spaltweite as erfassen: Aufgrund des elektrischen Streufeldes
erfolgt - in Vorschubrichtung gesehe~ - hinter der Profilplatte
eine zus~tzliche Spaltaufweitung as - as' (l>.bb. 5).
Grunds~tzlich setzt sich also der Seitenspalt as aus drei unter
schiedlichen Teilspalten zusammen:
a) dem Spalt ao, der von dem Elektrodenradius r erzeugt wird
und auBerdem noch eine Funktion der in der GroBe ag ent
haltenen Bearbeitungsparameter ist,
b) dem Teilspalt as' - ao, der nach Gl. (10) von der Profilplat
tendicke b und den Arbeitsbedingungen abh~ngt,
c) der Spaltaufweitung as - as', die durch das elektrische Streu
feld zwischen den Elektrodenhervorgerufen wird und demnach
eine Funktion der Bearbeitungsparameter ist.
Die Einflusse dieser Faktoren, also der Elektrodenform und der
Bearbeitungsbedingungen, auf die GroBe des Seitenspaltes werden
10
im folgenden diskutiert. Dabei werden, der Einfachheit halber,
die Bearbeitungsparameter entsprechend Gl. (3) durch die Gr5Be
des Stirnspaltes ausgedrUckt.
1.3.1.1 Bearbeitungsparameter bzw. Stirnspalt ag
Die Ableitung der Gl. (3) zur Berechnung des Stirnspaltes ag
erfolgte unter Vernachlassigung des Spannungsabfalles an den
Elektroden (Polarisationsspannung). FUr eine exakte Berechnung
der beim elektrochemischen Senken auftretenden Spaltweiten ist
diese Vereinfachung jedoch nicht zulassig. Wie die in Abb. 6
dargestellten MeBergebnisse verdeutlichen, kann sich erst dann
eine endliche Spaltweite ag zwischen den Elektroden ausbilden,
wenn an diesen eine Spannung U anliegt, die gr5Ber ist als die
Polarisationsspannung Upol.
Die Gr5Be des Stirnspaltes errechnet sich demnach nach der -Ge
setzmaBigkeit (13):
x·V
sp
(13)
Aus Abb. 6 ist zu erkennen, daB die Vernachlassigung der Polari
sationsspannung bei der Spaltberechnung einen Fehler verursacht,
des sen relative Gr5Be d ag : ag zwar konstant ist, wahrend sein
Absolutbetrag d ag mit zunehmender Leitfahigkeit oder auch ab
nehmender Einsenkgeschwindigkeit gr5Ber wird und dann zu erheb
lichen Fehlberechnungen fUhrt.
Eine analytische Bestimmung der Gr5Be der Polarisationsspannung
gelang bisher nicht, obwohl durch umfangreiche wissenschaftliche
Arbeiten die EinflUsse auf die unter .dem Oberbegriff Polarisa
tionsspannung zusammengefaBten Teilpotentiale bekannt geworden
sind z. B. (8). Danach wird der Elektrolytart, also der Gr5Be
bzw. der Wanderungsgeschwindigkeit der Anionen und Kathionen
sowie der von der Stromdichte abhangenden Ionenverarmung in der
Phasengrenze Elektrode - Elektrolytl5sung ein groBer EinfluB
auf den Betrag der Polarisationsspannung zugeschrieben. Ferner
wirken sich die Elektrodenwerkstoffe je nach ihrer Lage in der
Spannungsreihe auf die Gr5Be der Polarisationsspannung aus.
FUr die beim elektrochemischen Senken zur Anwendung kommenden
Stromdichten konnten durch die Auswertung zahlreicher Versuche
mit NaCl-L5sunqen, Messing als Kathoden- und Ck 45 bzw. 56NiCrMoV 7
als Anodenwerkstoff Polarisationsspannungen zwischen 1,8
und 2,2 V ermittelt werden (siehe Abb. 6). Wenn auch diese
Werte im Verhaltnis zu einer, maximalen Arbeitsspannung von U =20 V
noch einen relativ groBen Bereich Uberstreichen, so wird
dennoch der Fehlbetrag in der Spaltberechnung, der bei Anwen-
dung von Gl. (3) noch 10% betrug, durch BerUcksichtigunq des
Mittelwertes von Upol = 2 V in Gl. (13) auf 1% reduziert.
Beim Arbeiten mit passivierenden Elektrolyten muB zusatzlich
noch der Spannungsabfall in der Passivschicht Up in der Gl. (13)
BerUcksichtigung finden.
11