Wat is erosie en heeft erosie ook invloed op de techniek?

Erosie is een slijtageproces. Dit proces kan op verschillende manieren plaatsvinden. Kenmerkend voor erosie is dat het object dat onderhevig is aan erosie wordt verkleind door slijtage. Hierbij kan een deel van het materiaal van het object worden verplaatst of geheel verdwijnen. Erosie gebeurd in de natuur bijvoorbeeld door stromend water, gletsjers, hagel en wind. Deze verschillende processen kunnen worden versterkt wanneer bijvoorbeeld stromend water en wind ook zand meevoeren. Zand heeft een schurende werking waardoor bijvoorbeeld rotsen of oude bomen langzaam maar zeker kunnen afslijten. Ook vulkanisme in inslagen van vulkanen kunnen voor erosie zorgen.

Verschil tussen erosie en verwering
Erosie is iets anders dan verwering. Het belangrijkste verschil tussen erosie en verwering is dat verwering zorgt voor breuk en andere beschadiging zonder dat er materiaal daadwerkelijk wordt weggevoerd. Door de uitwerking van zogenoemde exogene krachten (natuurkrachten) kan materiaal breken of kunnen er barsten ontstaan. Het materiaal blijft op dezelfde plek maar veranderd van toestand en kwaliteit. Dit noemt men verweren. Bij erosie slijt het materiaal en wordt het kleiner. De delen van het materiaal worden weggenomen met de stroom van water of de kracht van de wind.

Erosie in de techniek
Staalconstructies en andere objecten kunnen ook onder erosie leiden wanneer deze in de buitenlucht zijn geplaatst. Hierbij kan gedacht worden aan constructies die veel wind vangen maar ook aan objecten die in het water staan. Met name zeewater kan door de schurende werking van zand voor erosie zorgen. Voor staalobjecten komt er bij zeewater nog een probleem aan de orde. Het zout in zeewater kan ook voor corrosie oftewel roest zorgen. Het is belangrijk dat constructeurs goed rekening houden met de werking van de omgevingsinvloeden die rondom de constructie aanwezig (kunnen) zijn. Als met deze erosie geen rekening wordt gehouden kan het object of onderdelen daarvan slijten.

Erosie, vonkverspanen en eroderen
Erosie kan ook plaatsvinden doormiddel van vonken. Dit proces wordt ook wel vonkverspanen genoemd en is een niet conventionele verspaningstechniek. Hierbij wordt doormiddel van vonken een metalen object in de gewenste vorm gebracht. Dit kan bijvoorbeeld doormiddel van draadvonken of zinkvonken. Er wordt hierbij gebruik gemaakt van elektrodes die doormiddel van kortsluiting vonken vormen. Deze vonken verwijderen kleine deeltjes van het werkstuk. Hierdoor ontstaat als het ware een kunstmatige erosie die in een versneld tempo en gecontroleerd plaatsvind.

Ook eroderen kan als een soort kunstmatige erosie worden beschouwd. Hierbij wordt het werkstuk ook in de gewenste vorm gebracht door gebruik te maken van elektrodes. Het werkstuk is hierbij één elektrode en daarnaast wordt ook nog een vormgevende elektrode gebruikt als ‘gereedschap’. Tussen de twee elektrodes stroomt een diëlektricum. Dit verwijdert de kleine deeltjes die van het werkstuk zijn verwijderd tijdens het eroderen. Eroderen is een soort verspanende techniek waarmee zeer gladde oppervlaktes kunnen worden gemaakt op machineonderdelen. Er ontstaan namelijk geen metaal bramen. Eroderen is daardoor zeer geschikt voor hoogwaardige machineonderdelen voor de medische machinebouw en fijnmechanica.

Wat is een elektrode en hoe worden elektrodes gebruikt in de techniek?

Elektrodes worden in verschillende technieken. Een aantal voorbeelden van technieken waarbij elektrodes worden gebruikt is verspanen doormiddel van vonken zoals draadvonken en zinkvonken. Bij deze vormen van eroderen wordt gebruik gemaakt van elektrodes om doormiddel van vonken deeltjes van een werkstuk te verwijderen. Daarnaast wordt ook bij Electro Chemical Machining (ECM) gebruik gemaakt van elektrodes. Elektrodes worden niet alleen gebruikt bij het verspanen en vonken van werkstukken. Onderdelen van werkstukken kunnen ook mede door het gebruik van elektrodes aan elkaar worden verbonden doormiddel van (elektrode) lassen. Daarnaast wordt over elektrodes en kathodes gesproken in de kathodische bescherming van metalen. Elektrodes worden veelvuldig toegepast in de techniek. Daarom wordt hieronder informatie weergegeven over wat een elektrode precies is.

Wat is een elektrode?
Michael Faraday bedacht de term elektrode door twee Griekse woorden met elkaar te verbinden. Hiervoor gebruikte hij het Griekse woord voor barnsteen, dit is het woord ‘elektron’. Daarnaast gebruikte hij het Griekse woord voor weg, dit is het woord ‘hodos’. Zo ontstond het woord elektrode. Elektrodes zijn geleiders. Ze worden gebruikt voor het maken van contact met een niet metaal deel van een circuit. Ook kunnen elektrodes worden gebruikt voor het maken van contact met een deel van een elektrisch circuit dat die als vast onderdeel van het circuit kan worden beschouwd.

Elektrodes die gebruikt worden bij lassen
Wanneer gelast wordt met elektrodes wordt één elektrode met een klem verbonden aan het werkstuk. Met de andere elektrode wordt gelast. De elektrode kan hierbij afsmelten zoals bij elektrode lassen gebeurd. Bij deze lastechniek is de elektrode positief en het werkstuk negatief. Hierdoor smelt de elektrode. Bij deze vorm van lassen moeten regelmatig nieuwe elektrodes worden toegevoegd.

Er zijn ook niet afsmeltende laselektrodes zoals bijvoorbeeld worden gebruikt bij het TIG-lassen. Hierbij is de laselektrode negatief geladen en het werkstuk positief geladen. Daarom wordt hierbij meestal gebruik gemaakt van toevoegmateriaal dat door de lasser met de hand in het smeltbad moet worden aangebracht.

Elektrodes die worden gebruikt bij eroderen
Ook bij eroderen wordt gebruik gemaakt van twee elektrodes. Hierbij is het werkstuk één elektrode en wordt er daarnaast een andere elektrode toegevoegd. Dit kan bijvoorbeeld een staaf zijn zoals bij zinkvonken of een messing draad zoals bij draadvonken. Hierbij zorgen de twee elektrodes er voor dat er vonken ontstaan die een werkstuk (elektrode) de gewenste vorm geven. Hierbij is het werkstuk positief geladen en de elektrode negatief. Hierdoor wordt het werkstuk het meeste ‘aangetast’ tijdens het erodeerproces. Ook bij Electro Chemical Machining (ECM) wordt voor een groot deel met hetzelfde proces van twee elektrodes gewerkt. Hierbij wordt het werkstuk ook in de gewenste vorm gebracht doordat het werkstuk positief gepoold is ten opzichte van de elektrode van de machine. Alleen wordt bij eroderen gebruik gemaakt van een  olie die als diëlektricum dient. Bij Electro Chemical Machining (ECM) wordt juist gebruik gemaakt van elektrolyt, dit geleid juist elektriciteit waardoor een verbinding ontstaat tussen twee polen.

Wat is eroderen en waar eroderen toegepast?

Eroderen is het afslijten van materialen en objecten. Het woord eroderen houdt verband met erosie. Eroderen kan ook doormiddel van speciale technische systemen worden versneld en gericht worden uitgevoerd. Hierdoor kunnen mensen eroderen gebruiken om producten de gewenste vorm te geven. Het Russische echtpaar Lazarenko ontdekte het gebruik van eroderen in 1943 en deed er een omvangrijk onderzoek naar. Eroderen werd een elektro-thermische verspaningstechniek en kan tegenwoordig op verschillende manieren worden uitgevoerd. Een ander woord dat veel voor eroderen wordt gebruikt is vonkverspanen. Bij vonkverspanen worden deeltjes van een werkstuk verwijdert doormiddel van elektriciteit. Bekende vormen van eroderen zijn draadvonken en zinkvonken.

Eroderen als metaalbewerkingsproces
Eroderen is een proces waarbij geleidende materialen worden ‘verspaand’. Hierbij wordt gebruik gemaakt van twee elektroden die op een kleine afstand van elkaar zijn geplaatst. Van de elektroden is één elektrode de vormgevende elektrode en de andere elektrode is het werkstuk. In een gecontroleerd proces wordt doormiddel van een potentiaalverschil een kortsluiting gecreëerd waarbij de vonken tussen de elektrodes er voor zorgen dat deeltjes van het basismateriaal worden verwijdert. De metaaldeeltjes smelten en lossen op door de vonken.

Diëlektricum
De metaaldeeltjes die los komen van het werkstuk moeten worden verwijdert. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een niet geleidende vloeistof. Dit is een speciale niet geleidende olie en wordt een  diëlektricum genoemd. Het wordt gebruikt voor de koeling van omringende materialen en het verwijderen van de afgevonkte metaaldeeltjes. Het diëlektricum wordt voortdurend gefilterd zodat er geen geleidende metaaldeeltjes de werking van het diëlektricum kunnen verstoren.

Doormiddel van eroderen kunnen geleidende metalen zeer nauwkeurig in de juiste vorm worden gebracht. Daarom is eroderen geschikt voor producten die moeten worden vervaardigd onder zeer geringe toleranties. Bij draadvonken wordt gebruik gemaakt van een gladde messing draad. En bij zinkvonken wordt gebruik gemaakt van een koper/grafiet electrode. Eroderen wordt veel toegepast bij de vervaardiging van machineonderdelen voor de medische sector en laboratoriumapparatuur. Eroderen heeft belangrijke voordelen ten opzichte van verspaning doormiddel van een beitel. Er wordt tijdens het eroderen namelijk geen druk uitgeoefend op het werkstuk. Hierdoor wordt het werkstuk niet ongewenst vervormd. Daarnaast kunnen doormiddel van eroderen zeer gladde oppervlaktes worden aangebracht op een werkstuk. Ook is het erodeerproces geschikt om uiteenlopende gaten, sleuven en rondingen in een werkstuk aan te brengen. Hierdoor is het toepassingsgebied van eroderen zeer breed.