1.0 Uvod
To je proizvodna tehnika koja koristi električna pražnjenja kako bi se dobio određeni oblik. Obrada iskrenjem, erozija iskrenjem, spaljivanje, udubljivanje u kalup i žičana erozija su sve termini koji se koriste za opis ovog procesa.
CNC glodanje u Kini proizvodi složene geometrije od tvrdih materijala poput titana, nehrđajućeg čelika, kao i drugih kaljenih legura koristeći EDM
1.1 Upotreba EDM-a
EDM se preferira u proizvodnji malih serija jer omogućuje nekoliko procesa. Glodanje, tokarenje, bušenje malih rupa i drugi postupci su među njima. EDM tehnologija pomaže u sljedećim primjenama zbog svoje sposobnosti generiranja jedinstvenih i točnih oblika:
i. Izrada kalupa
Instrumenti za rezanje i oblikovanje u kalupima koriste se za rezanje ili oblikovanje materijala u čvrste predmete. Bez obzira na veličinu ili rijetkost potrebnog oblika, EDM se koristi za izradu ovih kalupa.
ii. Izrada plijesni
EDM se često koristi za postizanje ispravnog promjera, dubine i oblika kalupa. Proizvođači kalupa ga koriste kao svoju primarnu metodu injekcijskog prešanja. Najčešći oblik EDM-a koji se koristi u proizvodnji kalupa je žičana EDM.
iii. Bušenje sitnih rupa
EDM tehnologija je brz i prikladan pristup bušenju preciznih, dubokih, sitnih rupa u materijalima bilo koje tvrdoće. EDM se također može koristiti za bušenje rupa na kosim površinama i drugim zahtjevnim područjima.
2.0 Princip rada EDM-a
Istosmjerno napajanje osigurava energiju potrebnu za pojavu iskre. Izvor istosmjernog napajanja kontrolira EDM sustav koji uključuje i isključuje energiju iskre te dovodi preciznu količinu električne energije svakoj iskri.
Čvrstoća dielektrične tekućine određuje koliko često se iskrenja javljaju između elektrode i obratka. Tipična ugljikovodična uljna tekućina ima dielektričnu čvrstoću od 170 volti po milimetru (170 V/mm).
Elektroda se pomiče bliže obratku dok udaljenost između njih ne dosegne 0.001 inča (0.025 mm).
Dielektrična tekućina ispunjava razmak između elektrode i obratka. Tijekom perioda pomicanja elektrode između elektrode i obratka osigurava se napon od 170 V.
Dielektrična tekućina ionizira i pretvara se iz električnog izolatora u električni vodič kada je napon 170 V, a razmak 0.001 in. (0.025 mm). Ionizirana dielektrična tekućina provodi električnu energiju od elektrode do obratka. Nakon što je dielektrična tekućina ionizirana, električna energija nastavlja teći kroz nju sve dok se ne isključi.
Kada se napajanje isključi, dielektrična tekućina se deionizira i vraća se u svojstvo električnog izolatora. Voltmetar će prikazati napon otvorenog kruga kada se izvor napajanja uključi, ali elektroda nije dovoljno blizu obratka da bi izazvala iskrenje. Napon obrade je napon koji se prikazuje prilikom iskrenja. Uobičajeni raspon napona otvorenog kruga je 100–300 V. U većini slučajeva, napon obrade je između 20 i 50 volti.
Kada se dielektrična tekućina ionizira, zagrijava se prolaskom električne energije i pretvara se u plazmu. Elektroni lako teku kroz ioniziranu plazmu u obliku iskre kada postoji ova situacija. Negativni elektroni privlače se pozitivno nabijenom radnom komadu, a pozitivni ioni negativno nabijenoj elektrodi kada električna energija teče kroz plazmu.
Kinetička energija elektrona i iona pretvara se u toplinsku energiju ili toplinski tok kada se sudare s površinama obratka i alata. Intenzivan koncentrirani toplinski tok uzrokuje ekstremni trenutni ograničeni porast temperature od preko 10 000 oC. Materijal se uklanja kao rezultat lokaliziranog jakog porasta temperature. Eliminacija materijala odvija se kao rezultat trenutnog isparavanja i taljenja. Uklanja se samo dio rastaljenog metala. Plazma kanal se urušava kada se povuče razlika potencijala. Kao rezultat toga, udarni valovi kompresije stvaraju se i na površini elektrode i u okolnom području. Posebno u blizini alata, na najvišim točkama na površini obratka.
3.0 Vrste EDM
Postoji nekoliko načina obrade električnim pražnjenjem. Slijede neki oblici obrade električnim pražnjenjem:
1. Sinker EDM
Električna iskra stvara se između elektrode i obratka pomoću grafitnih ili bakrenih elektroda i dielektrične tekućine. U prvoj fazi ove metode elektroda se stvara u obrnutom obliku potrebne šupljine. Na taj se način izrađuje matrica.
Dok je uronjen u dielektričnu tekućinu, poput ulja, inducira se napon između matrice i električno vodljivog obratka. Matrica se stalno spušta prema obratku dok ne dosegne 'električni proboj', u kojem trenutku iskra preskače 'iskrište'. To uzrokuje isparavanje i taljenje materijala na obratku, a dielektrična tekućina zatim odnosi sve ispuštene čestice. Tijekom tog procesa, mali dio elektrode često korodira.
2. Wire EDM
Žičana erozija koristi tanku žicu koja se proteže aksijalno. Gornja i donja vodilica žice, koja je obično izrađena od dijamanta, kontroliraju položaj elektrode kako bi se proizveli predmeti kompliciranih oblika i s uskim tolerancijama na obratku. Metalni kontakt, često izrađen od volframovog karbida otpornog na habanje, dovodi napon na žičanu elektrodu. Obrada mikro elemenata ostvarena je vrlo tankom žicom promjera samo 30 m.
3. EDM za rupe
U usporedbi s tipičnim postupcima bušenja rupa, ovaj pristup može precizno proizvesti izuzetno male i duboke rupe bez potrebe za uklanjanjem neravnina. U ovom procesu se također koristi EDM s udubljenjem. Rez se, međutim, izvodi pulsirajućom cilindričnom elektrodom koja se pomiče dublje u obratak dok dovodi dielektričnu tekućinu u područje rezanja.
3.1 Prednosti EDM-a
- Povećana fleksibilnost dizajna
Jedna od najznačajnijih prednosti elektroerozivne obrade je ta što omogućuje rezanje oblika i dubina koje bi bilo teško postići standardnim tehnologijama obrade. Primjeri su podrezivanje i točno ravni unutarnji kutovi. Druga prednost je što tehnika obrade ne stvara neravnine.
- Obrada bez deformacija
Kod ove tehnike alat nikada nije u izravnom kontaktu s obratkom. Nema izobličenja kada na dio ne djeluju sile. To omogućuje obradu izuzetno tankih elemenata bez rizika od njihovog loma. Osim toga, budući da nema izobličenja, mogu se postići vrlo uske tolerancije od +/- 0.012 mm.
- Poboljšava kvalitetu završne obrade površine
Tradicionalni procesi uklanjanja materijala, poput CNC glodanja, ostavljaju tragove obrade na obratku koji se naknadno moraju ukloniti. Površinska obrada EDM-a je bez smjera, što osigurava dosljedno glatke površine bez potrebe za daljnjom obradom. S druge strane, brza EDM obrada može ostaviti teksturu pjeskarenja.
- Visoka preciznost
Zbog visoke razine točnosti, EDM je idealan za izradu sitnih komponenti i prototipova. Na primjer, u automobilskom sektoru, gdje su visoki stupnjevi preciznosti potrebni za izradu osjetljivih komponenti motora, ovaj se pristup često koristi.
- Radi s očvrsnutim materijalom
EDM je idealan za tvrde materijale. Kao rezultat toga, lako se izbjegavaju bilo kakve moguće deformacije uzrokovane toplinskom obradom.
- Mogući su različiti oblici i dubine
EDM također omogućuje stvaranje oblika i dubina koje bi bilo teško postići alatom za rezanje. Duboka obrada, posebno kada je omjer duljine alata i promjera prilično velik, uobičajena je upotreba za EDM. Elektroerozivna obrada također je specijalizirana za oštre unutarnje kutove, duboka rebra i male utore.
3.2 Nedostaci EDM-a
- Brzina uklanjanja materijala je niska
Brzina uklanjanja materijala je niža u usporedbi sa standardnim metodama obrade. Povećanje vremena proizvodnje utječe na ukupne troškove jer je proizvodni proces posebno energetski intenzivan. Kao rezultat toga, EDM je neučinkovit za velike projekte i često se zanemaruje u korist drugih pristupa.
- Neki materijali se ne mogu strojno obrađivati.
Elektroerozivna obrada smije se koristiti samo na materijalima koji su električno vodljivi. Također vrijedi napomenuti da, iako je postupak nominalno bez naprezanja, obrada uključuje toplinski proces koji može promijeniti sastav obratka.
- Elektroda je možda skupa.
Za EDM obradu u kalupu potrebna je posebna elektroda s obrnutim uglom. Obrada elektrode može se činiti skupom pri nižim proizvodnim stopama, ali pri većim razinama, taj dodatni trošak može se rasporediti na nekoliko komponenti.
3.3 EDM i zdravlje i sigurnost
Neke mjere opreza koje se moraju slijediti kako bi se EDM oprema sigurno koristila navedene su u nastavku.
- EDM zahtijeva sveobuhvatnu obuku za operatere i osoblje.
- Provjerite je li oprema za zaštitu od požara instalirana i redovito servisirana.
- Pažljivo pratite dielektričnu tekućinu. Tekućina sprječava prelazak pražnjenja na druge vodljive materijale osim radnog komada.
- Pravilna cirkulacija zraka pomaže u uklanjanju plinova koji se mogu stvoriti u tekućini kao rezultat kemijskih reakcija koje se događaju tijekom pražnjenja.
- Važno je provjeravati dielektričnu tekućinu kako bi se osiguralo da ne izgubi svoja neprovodljiva svojstva.
4.0 Zaključak
U CNC Milling China, elektroerozivna obrada ostaje rješenje za zahtjevne strojne primjene. Omogućuje inženjerima da mijenjaju materijale u situacijama kada su standardni pristupi teški ili nemogući. Ovaj jedinstveni postupak doprinosi proizvodnji visokokvalitetnih komponenti.
