تصنيع التفريغ الكهربائي

1.0 المقدمة

إنها تقنية تصنيع تستخدم التفريغات الكهربائية للحصول على شكل معين. إن المعالجة بالشرارة، والتآكل بالشرارة، والحرق، وغرق القالب، وتآكل الأسلاك كلها مصطلحات تم استخدامها لوصف هذه العملية

تنتج شركة CNC Milling China أشكالًا هندسية معقدة من المواد الصلبة مثل التيتانيوم والفولاذ المقاوم للصدأ بالإضافة إلى السبائك الصلبة الأخرى باستخدام EDM

1.1 استخدامات EDM

يُفضل استخدام EDM في التصنيع صغير الحجم، لأنه يسمح بإجراء العديد من العمليات. من بينها الطحن، الخراطة، حفر الثقوب الصغيرة، وغيرها من الإجراءات. تساعد تقنية EDM في التطبيقات التالية نظرًا لقدرتها على إنشاء أشكال فريدة ودقيقة:

i. يموت صنع

تُستخدم أدوات القطع والتشكيل في قطع أو تشكيل المواد إلى أجسام صلبة. بغض النظر عن حجم أو ندرة الشكل المطلوب، يتم استخدام EDM لصنع هذه القوالب.

ثانيًا. صنع القالب

يتم استخدام EDM بشكل متكرر لتحقيق قطر القالب وعمقه وشكله الصحيح. يستخدمه صانعو القوالب كطريقة أساسية لقولبة الحقن. الشكل الأكثر شيوعًا لـ EDM المستخدم في إنتاج القوالب هو سلك EDM.

ثالثًا. حفر ثقوب صغيرة

تعد تقنية EDM طريقة سريعة ومناسبة لحفر ثقوب صغيرة وعميقة ودقيقة في المواد مهما كانت صلابة. ويمكن أيضًا استخدام EDM لحفر الثقوب في الأسطح المائلة وغيرها من المناطق الصعبة.

2.0 مبدأ عمل EDM

يوفر مصدر الطاقة DC الطاقة اللازمة لحدوث الشرارة. يتم التحكم في مصدر الطاقة DC بواسطة نظام EDM، الذي يقوم بتشغيل وإيقاف طاقة الشرارة ويوفر الكمية الدقيقة من الكهرباء لكل شرارة.

تحدد قوة السائل العازل عدد مرات حدوث الشرر بين القطب وقطعة العمل. يتمتع مائع الزيت الهيدروكربوني النموذجي بقوة عازلة تبلغ 170 فولت لكل ملليمتر (170 فولت/مم).

يتم تقريب القطب الكهربائي من قطعة الشغل حتى تصل المسافة بينهما إلى 0.001 بوصة (0.025 ملم).

يملأ السائل العازل الفجوة بين القطب وقطعة العمل. يتم توفير جهد 170 فولت بين القطب وقطعة العمل خلال فترة تقدم القطب.

يتأين السائل العازل ويتحول من عازل كهربائي إلى موصل كهربائي عندما يكون الجهد 170 فولت والمسافة 0.001 بوصة (0.025 مم). يقوم السائل العازل المتأين بتوصيل الكهرباء من القطب إلى قطعة العمل. بعد أن يتأين السائل العازل، تستمر الكهرباء في التدفق من خلاله حتى يتم إيقافه.

عند انقطاع التيار الكهربائي، ينزع السائل العازل الأيونات ويعود السائل ليكون عازلًا كهربائيًا. سيعرض الفولتميتر جهد الدائرة المفتوحة عند تشغيل مصدر الطاقة ولكن القطب الكهربائي ليس قريبًا بدرجة كافية من قطعة العمل لإشعال شرارة. جهد التشغيل هو الجهد المعروض عند الشرارة. النطاق المعتاد لجهد الدائرة المفتوحة هو 100-300 فولت. وفي معظم الحالات، يتراوح جهد المعالجة بين 20 و50 فولت.

عندما يتأين السائل العازل، يتم تسخينه عن طريق مرور الكهرباء ويتحول إلى بلازما. وتتدفق الإلكترونات بسهولة عبر البلازما المتأينة على شكل شرارة عند وجود هذه الحالة. تنجذب الإلكترونات السالبة إلى قطعة العمل المشحونة إيجابيًا والأيونات الموجبة إلى القطب السالب الشحنة عندما تتدفق الكهرباء عبر البلازما.

تتحول الطاقة الحركية للإلكترونات والأيونات إلى طاقة حرارية أو تدفق حراري عندما تصطدم بقطعة العمل وأسطح الأدوات، على التوالي. يتسبب التدفق الحراري المكثف والمكثف في ارتفاع درجة الحرارة المقيدة بشكل فوري للغاية بما يتجاوز 10,000 درجة ^oج. تتم إزالة المادة نتيجة لارتفاع شديد في درجة الحرارة. تتم إزالة المادة نتيجة للتبخر الفوري والذوبان. تتم إزالة جزء فقط من المعدن المنصهر. تنهار قناة البلازما عند سحب فرق الجهد. يتم إنشاء موجات صدمة ضغط على كل من سطح القطب والمنطقة المحيطة نتيجة لذلك. خاصة بالقرب من الأداة، في النقاط المرتفعة على سطح قطعة العمل.

3.0 أنواع التنظيم الإداري

هناك عدة طرق للتعامل مع التفريغ الكهربائي. وفيما يلي عدة أشكال من الآلات التفريغ الكهربائي:

1. الغطاس EDM

يتم إنشاء شرارة كهربائية بين القطب وقطعة العمل باستخدام أقطاب الجرافيت أو النحاس، وسائل عازل. يتم إنشاء القطب الكهربائي على شكل عكسي للتجويف المطلوب في المرحلة الأولى من هذه الطريقة. يتم إنشاء القالب بهذه الطريقة.

أثناء غمره في سائل عازل، مثل الزيت، يتم إحداث جهد كهربائي بين القالب وقطعة العمل الموصلة للكهرباء. يتم خفض القالب بشكل ثابت تجاه قطعة العمل حتى يصل إلى "الانهيار الكهربائي"، وعند هذه النقطة تقفز الشرارة عبر "فجوة الشرارة". يتسبب هذا في تبخر المادة الموجودة على قطعة العمل وذوبانها، ثم يأخذ السائل العازل أي جزيئات مطرودة. أثناء هذه العملية، غالبًا ما يتآكل جزء صغير من القطب.

2. سلك EDM

تستخدم تقنية التفريغ الكهربائي السلكي سلكًا رفيعًا يمتد بشكل محوري. وتتحكم أدلة السلك العلوية والسفلية، المصنوعة عادةً من الماس، في موضع القطب الكهربائي لإنتاج عناصر ذات أشكال معقدة وتفاوتات ضيقة على قطعة العمل. ويوصل اتصال معدني، غالبًا ما يكون مصنوعًا من كربيد التنغستن المقاوم للتآكل، الجهد الكهربائي إلى القطب الكهربائي السلكي. وقد تم إنشاء عملية تصنيع الميزات الدقيقة باستخدام سلك رفيع للغاية لا يتجاوز قطره 30 مترًا.

3. ثقب EDM

بالمقارنة مع إجراءات حفر الثقب النموذجية، يمكن لهذا الأسلوب أن يصنع بدقة ثقوبًا صغيرة وعميقة للغاية دون الحاجة إلى إزالة الأزيز. يتم أيضًا استخدام آلة غرق القوالب EDM في هذه العملية. ومع ذلك، يتم إجراء القطع باستخدام قطب كهربائي أسطواني نابض يتحرك بشكل أعمق داخل قطعة العمل أثناء تغذية السائل العازل في منطقة القطع.

3.1 مزايا EDM

• زيادة مرونة التصميم

إحدى أهم فوائد المعالجة بالتفريغ الكهربائي هي أنها تتيح قطع الأشكال والأعماق التي يصعب تحقيقها باستخدام تقنيات المعالجة القياسية. ومن الأمثلة على ذلك القطع السفلية والزوايا الداخلية المربعة تمامًا. ميزة أخرى هي أن تقنية التصنيع لا تنتج نتوءات.

• التصنيع بدون أي تشوهات

في هذه التقنية، لا تكون الأداة على اتصال مباشر بقطعة العمل أبدًا. لا يوجد أي تشويه عندما لا توجد قوى تعمل على الجزء. وهذا يسمح بتصنيع ميزات رفيعة للغاية دون التعرض لخطر الكسر. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لعدم وجود أي تشويه، يمكن الوصول إلى تفاوتات ضيقة للغاية تبلغ +/- 0.012 مم.

• يحسن جودة تشطيب السطح

تترك عمليات إزالة المواد التقليدية، مثل الطحن باستخدام الحاسب الآلي، علامات تشغيل على قطعة العمل والتي يجب إزالتها بعد ذلك. إن سطح التفريغ الكهربائي غير متماثل الاتجاه، مما يوفر أسطحًا ناعمة باستمرار دون الحاجة إلى مزيد من المعالجة. من ناحية أخرى، قد تترك معالجة التفريغ الكهربائي السريعة ملمسًا ملطخًا بالخرز.

• دقة عالية

نظرًا لمستويات الدقة العالية التي يتمتع بها، يعد EDM مثاليًا لإنشاء مكونات ونماذج أولية صغيرة. على سبيل المثال، في قطاع السيارات، حيث تكون درجات الدقة العالية ضرورية لتصنيع مكونات المحرك الحساسة، يتم استخدام هذا النهج بشكل متكرر.

• يعمل مع المواد المتصلبة

يعتبر EDM مثاليًا للمواد الصلبة. ونتيجة لذلك، يمكن بسهولة تجنب أي تشويه محتمل للمعالجة الحرارية.

• مجموعة متنوعة من الأشكال والأعماق ممكنة

يتيح EDM أيضًا إنشاء أشكال وأعماق يصعب تحقيقها باستخدام أداة القطع. المعالجة العميقة، على وجه الخصوص، عندما تكون نسبة طول الأداة إلى القطر كبيرة جدًا، هي استخدام شائع لـ EDM. كما تتخصص آلات التفريغ الكهربائي أيضًا في الزوايا الداخلية الحادة والأضلاع العميقة والفتحات الصغيرة.

3.2 مساوئ التنظيم الإداري

• معدل إزالة المواد منخفض

معدل إزالة المواد أقل بالمقارنة مع طرق المعالجة القياسية. تؤثر الزيادة في وقت الإنتاج على التكلفة الإجمالية لأن عملية التصنيع تستهلك الكثير من الطاقة بشكل خاص. ونتيجة لذلك، فإن إدارة الإدارة الإلكترونية غير فعالة بالنسبة للمبادرات واسعة النطاق، وكثيرا ما يتم إهمالها لصالح أساليب أخرى.

• لا يمكن تشكيل بعض المواد.

لا يجوز استخدام المعالجة بالتفريغ الكهربائي إلا على المواد الموصلة للكهرباء. ومن الجدير بالذكر أيضًا أنه على الرغم من أن الإجراء خالٍ من الإجهاد ظاهريًا، فإن المعالجة تتضمن عملية حرارية يمكن أن تغير تركيب قطعة العمل.

• ربما يكون القطب باهظ الثمن.

مطلوب قطب كهربائي خاص مع الميزة المعكوسة لـ EDM المغمور بالقالب. قد يبدو تصنيع القطب مكلفًا عند معدلات الإنتاج المنخفضة، ولكن عند المستويات الأعلى، قد تتوزع هذه التكلفة الإضافية على عدة مكونات.

3.3 التنظيم الإداري والصحة والسلامة

بعض الاحتياطات التي يجب اتباعها لتشغيل معدات EDM بأمان مذكورة أدناه.

• يتطلب EDM تدريبًا شاملاً للمشغلين والموظفين.
• التأكد من تركيب معدات السلامة من الحرائق وصيانتها بشكل منتظم.
• الحفاظ على مراقبة وثيقة على السائل العازل. يمنع السائل التفريغ من المرور إلى مواد موصلة أخرى غير قطعة العمل.
• يساعد دوران الهواء المناسب على إزالة الغازات التي قد تنشأ في السائل نتيجة للتفاعلات الكيميائية التي تحدث أثناء التفريغ.
• من الضروري مراقبة السائل العازل للتأكد من أنه لا يفقد خصائصه غير الموصلة.

4.0 الخاتمة

في CNC Milling China، تظل المعالجة بالتفريغ الكهربائي هي الحل لتطبيقات المعالجة عالية الطلب. فهو يسمح للمهندسين بتغيير المواد في المواقف التي تكون فيها الطرق القياسية صعبة أو مستحيلة. يساهم هذا الإجراء الفريد من نوعه في إنتاج مكونات عالية الجودة.