1.0 Introduktion
Det er en fremstillingsteknik, der anvender elektriske udladninger for at opnå en bestemt form. Gnistbearbejdning, gnisterodering, brænding, matricesinkning og tråderosion er alle udtryk, der er blevet brugt til at beskrive denne proces.
CNC Milling China producerer indviklede geometrier af hårde materialer som titanium, rustfrit stål samt andre hærdede legeringer ved hjælp af EDM
1.1 Anvendelser af EDM
Gnistgnist foretrækkes i småproduktion, da det muliggør flere processer. Fræsning, drejning, boring af små huller og andre procedurer er blandt andet. Gnistgnistteknologi hjælper i følgende anvendelser på grund af dens evne til at generere unikke og præcise former:
i. Fremstilling af støbeforme
Stans- og formgivningsinstrumenter bruges til at skære eller forme materialer til faste genstande. Uanset den ønskede forms størrelse eller sjældenhed anvendes EDM til at fremstille disse matricer.
ii. Skimmelfremstilling
EDM bruges ofte til at opnå den korrekte formdiameter, dybde og form. Formproducenter bruger det som deres primære sprøjtestøbningsmetode. Den mest almindelige form for EDM, der anvendes i formproduktion, er trådgnistning.
iii. Boring af små huller
EDM-teknologi er en hurtig og velegnet metode til at bore præcise, dybe, små huller i materialer af enhver hårdhed. EDM kan også bruges til at bore huller i skrånende overflader og andre udfordrende områder.
2.0 EDM-arbejdsprincip
Jævnstrømsforsyningen leverer den energi, der kræves for at gnisten kan opstå. Jævnstrømskilden styres af EDM-systemet, som tænder og slukker gnistenergien og leverer den præcise mængde elektricitet til hver gnist.
Styrken af den dielektriske væske bestemmer, hvor ofte der opstår gnister mellem elektroden og emnet. En typisk kulbrinteolievæske har en dielektrisk styrke på 170 volt pr. millimeter (170 V/mm).
Elektroden flyttes tættere på emnet, indtil afstanden mellem dem når 0.001 tomme (0.025 mm).
Dielektrisk væske fylder mellemrummet mellem elektroden og emnet. Der tilvejebringes en spænding på 170 V mellem elektroden og emnet under elektrodefremføringsperioden.
Den dielektriske væske ioniserer og transformeres fra en elektrisk isolator til en elektrisk leder, når spændingen er 170 V, og afstanden er 0.001 tomme (0.025 mm). Den ioniserede dielektriske væske leder elektricitet fra elektroden til emnet. Efter at den dielektriske væske er blevet ioniseret, fortsætter elektriciteten med at strømme gennem den, indtil den slukkes.
Når strømmen afbrydes, deioniserer den dielektriske væske, og væsken vender tilbage til at fungere som en elektrisk isolator. Voltmeteret viser tomgangsspænding, når strømkilden er tændt, men elektroden ikke er tæt nok på emnet til at gniste. Bearbejdningsspændingen er den spænding, der vises ved gnistdannelse. Det sædvanlige område for tomgangsspænding er 100-300 V. I de fleste tilfælde er bearbejdningsspændingen mellem 20 og 50 volt.
Når en dielektrisk væske ioniseres, opvarmes den ved passage af elektricitet og omdannes til plasma. Elektroner strømmer let hen over det ioniserede plasma i form af en gnist, når denne situation opstår. Negative elektroner tiltrækkes til det positivt ladede emne, og positive ioner til den negativt ladede elektrode, når elektricitet strømmer gennem plasmaet.
Elektroners og ioners kinetiske energi omdannes til termisk energi eller varmestrøm, når de støder sammen med henholdsvis emnets og værktøjets overflader. Den intense, koncentrerede varmestrøm forårsager en ekstrem, øjeblikkelig, begrænset temperaturstigning på over 10,000°F. oC. Materiale fjernes som følge af en lokal, kraftig temperaturstigning. Materialeliminering finder sted som følge af både øjeblikkelig fordampning og smeltning. Kun en del af det smeltede metal fjernes. Plasmakanalen kollapser, når spændingsforskellen fjernes. Som følge heraf skabes der kompressionschokbølger på både elektrodeoverfladen og det omkringliggende område. Især nær værktøjet, på høje punkter på emnets overflade.
3.0 Typer af EDM
Der er flere måder at bearbejde med elektriske udladninger på. Følgende er de forskellige former for elektrisk udladningsbearbejdning:
1. Synke EDM
En elektrisk gnist skabes mellem elektroden og emnet ved hjælp af grafit- eller kobberelektroder og en dielektrisk væske. Elektroden skabes i omvendt form af det nødvendige hulrum i den første fase af denne metode. Matricen skabes på denne måde.
Mens elektroden er nedsænket i en dielektrisk væske, såsom olie, induceres en spænding mellem matricen og det elektrisk ledende emne. Matricen sænkes støt ned mod emnet, indtil den når 'elektrisk gennembrud', hvor en gnist springer over 'gnistgabet'. Dette får materialet på emnet til at fordampe og smelte, og den dielektriske væske fjerner derefter eventuelle udstødte partikler. Under denne proces korroderes ofte en lille del af elektroden.
2. Wire EDM
Trådgnistningsteknik (EDM) bruger en tynd tråd, der løber aksialt. De øvre og nedre trådføringer, som ofte er lavet af diamant, styrer elektrodens position for at producere emner med komplicerede former og snævre tolerancer på emnet. En metalkontakt, ofte konstrueret af slidstærkt wolframkarbid, leverer spænding til trådelektroden. Bearbejdning af mikroelementer er blevet skabt med meget tynd tråd på helt ned til 30 m i diameter.
3. Hul EDM
I sammenligning med typiske hulboringsprocedurer kan denne metode præcist fremstille ekstremt små og dybe huller uden behov for afgratning. Sænkningsgnist anvendes også i denne proces. Snittet udføres dog med en pulserende cylindrisk elektrode, der bevæger sig dybere ind i emnet, mens den tilfører dielektrisk væske til skæreområdet.
3.1 Fordele ved EDM
- Øget designfleksibilitet
En af de vigtigste fordele ved elektrisk udladningsbearbejdning er, at den muliggør skæring af former og dybder, der ville være vanskelige at opnå med standardbearbejdningsteknologier. Underskæringer og præcist firkantede indvendige hjørner er eksempler. En anden fordel er, at bearbejdningsteknikken ikke producerer grater.
- Bearbejdning uden forvrængninger
I denne teknik er værktøjet aldrig i direkte kontakt med emnet. Der er ingen forvrængning, når der ikke er nogen kræfter på emnet. Dette muliggør bearbejdning af ekstremt tynde elementer uden risiko for, at de brækker. Derudover kan der, fordi der ikke er nogen forvrængning, opnås meget snævre tolerancer på +/- 0.012 mm.
- Forbedrer kvaliteten af overfladefinishen
Traditionelle materialefjerningsprocesser, såsom CNC-fræsning, efterlader bearbejdningsmærker på emnet, der skal fjernes bagefter. Gnistgnistnings overfladefinish er nulretningsbestemt, hvilket giver ensartet glatte overflader uden behov for yderligere behandling. Hurtig gnistgnistbehandling kan derimod efterlade en perleblæst tekstur.
- Høj præcision
På grund af sin høje nøjagtighed er EDM ideel til at skabe små komponenter og prototyper. For eksempel anvendes denne metode ofte i bilsektoren, hvor høje grader af præcision er nødvendige for at fremstille sarte motorkomponenter.
- Arbejder med hærdet materiale
EDM er ideel til hårde materialer. Som et resultat heraf undgås enhver mulig varmebehandlingsdeformation let.
- Forskellige former og dybder er mulige
Gnistgnist muliggør også skabelse af former og dybder, der ville være vanskelige at opnå med et skærende værktøj. Dyb bearbejdning, især når forholdet mellem værktøjets længde og diameter er ret stort, er en almindelig anvendelse til gnistgnist. Elektrisk udladningsbearbejdning er også specialiseret i skarpe indvendige hjørner, dybe ribber og små slidser.
3.2 Ulemper ved EDM
- Materialefjernelseshastigheden er lav
Materialefjernelseshastigheden er lavere sammenlignet med standardbearbejdningsmetoder. Stigningen i produktionstiden påvirker de samlede omkostninger, fordi fremstillingsprocessen er særligt energikrævende. Som følge heraf er gnistgnist ineffektiv til store initiativer og bliver ofte overset til fordel for andre tilgange.
- Nogle materialer kan ikke bearbejdes.
Elektrisk udladningsbearbejdning må kun anvendes på materialer, der er elektrisk ledende. Det er også værd at bemærke, at selvom proceduren nominelt er spændingsfri, involverer bearbejdning en varmeproces, der kan ændre emnets sammensætning.
- Elektroden er måske dyr.
En speciel elektrode med omvendt funktion er nødvendig til sænkningsgnist. Bearbejdning af elektroden kan virke dyrt ved lavere produktionshastigheder, men ved større produktionshastigheder kan denne merpris fordeles over flere komponenter.
3.3 EDM og sundhed og sikkerhed
Nogle af de forholdsregler, der skal følges for at betjene EDM-udstyr sikkert, er anført nedenfor.
- EDM kræver omfattende træning af operatører og personale.
- Sørg for, at brandsikringsudstyr er installeret og serviceret regelmæssigt.
- Hold nøje øje med den dielektriske væske. Væsken forhindrer udladningen i at passere over til andre ledende materialer end emnet.
- Korrekt luftcirkulation hjælper med at fjerne gasser, der kan dannes i væsken som følge af kemiske reaktioner, der opstår under udledning.
- Det er vigtigt at holde øje med den dielektriske væske for at sikre, at den ikke mister sine ikke-ledende egenskaber.
4.0 Konklusion
Hos CNC Milling China er elektrisk udladningsbearbejdning fortsat løsningen til krævende bearbejdningsapplikationer. Det giver ingeniører mulighed for at ændre materialer i situationer, hvor standardmetoder er vanskelige eller umulige. Denne unikke procedure bidrager til produktionen af komponenter af høj kvalitet.
