1.0 Įvadas
Tai gamybos technika, kai tam tikrai formai gauti naudojami elektros išlydžiai. Šiam procesui apibūdinti vartojami tokie terminai kaip kibirkštinis apdirbimas, kibirkštinis erozija, deginimas, įgilinimas štampe ir vielos erozija.
CNC frezavimo įmonė Kinijoje gamina sudėtingas geometrines detales iš kietų medžiagų, tokių kaip titanas, nerūdijantis plienas ir kiti grūdinti lydiniai, naudodama EDM.
1.1 Elektroninio vaizdo apdorojimo panaudojimas
EDM yra pageidaujamas mažos apimties gamyboje, nes leidžia atlikti kelis procesus. Tarp jų yra frezavimas, tekinimas, mažų skylių gręžimas ir kitos procedūros. EDM technologija padeda šiose srityse dėl gebėjimo generuoti unikalias ir tikslias formas:
i. Diegimas
Štampavimo ir formavimo įrankiai naudojami medžiagoms pjaustyti arba formuoti į kietus objektus. Nepriklausomai nuo reikiamo dydžio ar formos retumo, šiems štampams gaminti naudojamas EDM.
ii. Liejimo gamyba
EDM dažnai naudojamas norint pasiekti tinkamą formos skersmenį, gylį ir formą. Liejimo formų gamintojai jį naudoja kaip pagrindinį liejimo įpurškimo metodą. Dažniausia EDM forma, naudojama formų gamyboje, yra vielinis EDM.
iii. Mažų skylių gręžimas
EDM technologija yra greitas ir tinkamas būdas gręžti tikslias, gilias, mažas skylutes bet kokio kietumo medžiagose. EDM taip pat gali būti naudojama skylėms gręžti pasvirusiuose paviršiuose ir kitose sudėtingose vietose.
2.0 EDM veikimo principas
Nuolatinės srovės maitinimo šaltinis tiekia energiją, reikalingą kibirkščiai atsirasti. Nuolatinės srovės maitinimo šaltinį valdo EDM sistema, kuri įjungia ir išjungia kibirkšties energiją ir tiekia tikslų elektros energijos kiekį kiekvienai kibirkščiai.
Dielektrinio skysčio stiprumas lemia, kaip dažnai tarp elektrodo ir ruošinio atsiranda kibirkščių. Įprasto angliavandenilių alyvos skysčio dielektrinis stiprumas yra 170 voltų milimetre (170 V/mm).
Elektrodas artinamas prie ruošinio, kol atstumas tarp jų pasiekia 0.001 colio (0.025 mm).
Dielektrinis skystis užpildo tarpą tarp elektrodo ir ruošinio. Elektrodo stūmimo metu tarp elektrodo ir ruošinio tiekiama 170 V įtampa.
Kai įtampa yra 170 V, o atstumas tarp elektrodų ir elektrodų yra 0.001 colio (0.025 mm), dielektrinis skystis jonizuojasi ir virsta iš elektros izoliatoriaus į elektros laidininką. Jonizuotas dielektrinis skystis praleidžia elektrą nuo elektrodo iki ruošinio. Jonizavus dielektrinį skystį, elektra juo teka tol, kol jis išjungiamas.
Išjungus maitinimą, dielektrinis skystis dejonizuojasi ir vėl tampa elektros izoliatoriumi. Įjungus maitinimo šaltinį, bet elektrodas nėra pakankamai arti ruošinio, kad kibirkštis įsižiebtų, voltmetras rodys atviros grandinės įtampą. Apdirbimo įtampa yra įtampa, rodoma kibirkšties įsižiebimo metu. Įprastas atviros grandinės įtampos diapazonas yra 100–300 V. Daugeliu atvejų apdirbimo įtampa yra nuo 20 iki 50 voltų.
Jonizuojant dielektrinį skystį, jį kaitina elektros srovė ir jis virsta plazma. Esant tokiai situacijai, elektronai lengvai teka per jonizuotą plazmą kibirkšties pavidalu. Kai elektra teka per plazmą, neigiami elektronai pritraukiami prie teigiamai įkrauto ruošinio, o teigiami jonai – prie neigiamai įkrauto elektrodo.
Elektronų ir jonų kinetinė energija, susidūrus su ruošinio ir įrankio paviršiais, atitinkamai virsta šilumine energija arba šilumos srautu. Intensyvus koncentruotas šilumos srautas sukelia itin didelį momentinį ribotą temperatūros padidėjimą, viršijantį 10 000. oC. Medžiaga pašalinama dėl didelio lokalizuoto temperatūros padidėjimo. Medžiagos pašalinimas vyksta dėl greito išgaravimo ir lydymosi. Pašalinama tik dalis išlydyto metalo. Plazmos kanalas suyra, kai pašalinamas potencialų skirtumas. Dėl to tiek elektrodo paviršiuje, tiek aplinkinėje srityje susidaro suspaudimo smūginės bangos. Ypač šalia įrankio, aukščiausiuose ruošinio paviršiaus taškuose.
3.0 EDM tipai
Yra keli elektros išlydžių apdirbimo būdai. Toliau pateikiamos kelios elektros išlydžių apdirbimo formos:
1. Sinker EDM
Elektrinė kibirkštis tarp elektrodo ir ruošinio sukuriama naudojant grafito arba vario elektrodus ir dielektrinį skystį. Pirmajame šio metodo etape elektrodas sukuriamas atvirkštine reikiamos ertmės forma. Tokiu būdu sukuriamas kristalas.
Panardinus į dielektrinį skystį, pavyzdžiui, alyvą, tarp kristalo ir elektrai laidaus ruošinio indukuojama įtampa. Kristalas tolygiai leidžiasi link ruošinio, kol pasiekia „elektrinį pramušimą“, kai kibirkštis peršoka „kibirkšties tarpą“. Dėl to ruošinio medžiaga išgaruoja ir išsilydo, o dielektrinis skystis pašalina visas išmestas daleles. Šio proceso metu dažnai surūdija maža elektrodo dalis.
2. Viela EDM
Vielinis EDM naudoja ploną vielą, einančią ašine kryptimi. Viršutiniai ir apatiniai vielos kreiptuvai, kurie dažniausiai pagaminti iš deimanto, reguliuoja elektrodo padėtį, kad būtų galima pagaminti sudėtingų formų ir griežtų ruošinio tolerancijų gaminius. Metalinis kontaktas, dažnai pagamintas iš dilimui atsparaus volframo karbido, tiekia įtampą vielos elektrodui. Mikroelementų apdirbimas buvo atliktas naudojant labai ploną, vos 30 m skersmens vielą.
3. Skylių EDM
Lyginant su įprastomis skylių gręžimo procedūromis, šis metodas leidžia tiksliai pagaminti itin mažas ir gilias skyles, nereikalaujant šerpetų šalinimo. Šiame procese taip pat naudojamas štampinis elektrodinis griovimas. Tačiau pjovimas atliekamas pulsuojančiu cilindriniu elektrodu, kuris giliau įsiskverbia į ruošinį, tuo pačiu tiekdamas dielektrinį skystį į pjovimo sritį.
3.1 EDM privalumai
- Padidintas dizaino lankstumas
Vienas reikšmingiausių elektroerozinio apdirbimo privalumų yra tai, kad jis leidžia pjauti tokias formas ir gylius, kuriuos būtų sunku pasiekti naudojant standartines apdirbimo technologijas. Pavyzdžiui, galima atlikti išpjovas ir tiksliai stačiakampius vidinius kampus. Kitas privalumas yra tas, kad apdirbimo technika nesukelia šerpetojančių paviršių.
- Apdirbimas be iškraipymų
Taikant šią techniką, įrankis niekada tiesiogiai neliečia ruošinio. Kai detalei neveikia jokios jėgos, nėra deformacijos. Tai leidžia apdirbti itin plonas detales be jų lūžio rizikos. Be to, kadangi nėra deformacijos, galima pasiekti labai mažus +/- 0.012 mm nuokrypius.
- Pagerina paviršiaus apdailos kokybę
Tradiciniai medžiagų šalinimo procesai, tokie kaip CNC frezavimas, palieka apdirbimo žymes ant ruošinio, kurias vėliau reikia pašalinti. EDM paviršiaus apdaila yra nulinės krypties, todėl paviršiai yra vienodai lygūs be papildomo apdorojimo. Kita vertus, greitas EDM apdorojimas gali palikti rutuliuko pūtimo tekstūrą.
- Didelis tikslumas
Dėl didelio tikslumo EDM idealiai tinka kuriant mažyčius komponentus ir prototipus. Pavyzdžiui, automobilių sektoriuje, kur reikalingas didelis tikslumas, norint pagaminti subtilius variklio komponentus, šis metodas dažnai naudojamas.
- Veikia su grūdinta medžiaga
EDM idealiai tinka kietoms medžiagoms. Todėl lengvai išvengiama bet kokių galimų deformacijų dėl terminio apdorojimo.
- Galimos įvairios formos ir gyliai
EDM taip pat leidžia sukurti formas ir gylius, kuriuos būtų sunku pasiekti pjovimo įrankiu. Gilusis apdirbimas, ypač kai įrankio ilgio ir skersmens santykis yra gana didelis, yra dažnas EDM panaudojimo būdas. Elektroerozinis apdirbimas taip pat specializuojasi aštrių vidinių kampų, gilių briaunų ir mažų griovelių apdirbime.
3.2 EDM trūkumai
- Medžiagos pašalinimo greitis yra mažas
Medžiagos pašalinimo greitis yra mažesnis, palyginti su standartiniais apdirbimo metodais. Padidėjęs gamybos laikas turi įtakos bendroms sąnaudoms, nes gamybos procesas yra ypač daug energijos reikalaujantis. Dėl to EDM yra neefektyvus didelio masto projektams ir dažnai pamirštamas, pirmenybę teikiant kitiems metodams.
- Kai kurių medžiagų negalima apdirbti mechaniniu būdu.
Elektroerozinis apdirbimas gali būti naudojamas tik su elektrai laidžiomis medžiagomis. Taip pat verta paminėti, kad nors procedūra nominaliai yra be įtempių, apdirbimas apima terminį procesą, kuris gali pakeisti ruošinio sudėtį.
- Elektrodas gali būti brangus.
EDM gręžimui štampavimo būdu reikalingas specialus elektrodas su atvirkštine funkcija. Esant mažesniems gamybos tempams, elektrodo apdirbimas gali atrodyti brangus, tačiau didesniais kiekiais šios papildomos išlaidos gali būti paskirstytos keliems komponentams.
3.3 EDM ir sveikata bei sauga
Toliau išvardytos kai kurios atsargumo priemonės, kurių reikia laikytis norint saugiai valdyti EDM įrangą.
- EDM reikalauja išsamių operatorių ir personalo mokymų.
- Įsitikinkite, kad priešgaisrinės saugos įranga yra įrengta ir reguliariai prižiūrima.
- Atidžiai stebėkite dielektrinį skystį. Skystis neleidžia išlydžiui patekti ant kitų laidžių medžiagų, išskyrus ruošinį.
- Tinkama oro cirkuliacija padeda pašalinti dujas, kurios gali susidaryti skystyje dėl cheminių reakcijų, vykstančių išleidimo metu.
- Svarbu stebėti dielektrinį skystį, kad jis neprarastų savo nelaidžiųjų savybių.
4.0 Išvada
„CNC Milling China“ įmonėje elektroerozinis apdirbimas išlieka sprendimu didelės paklausos apdirbimo reikmėms. Tai leidžia inžinieriams keisti medžiagas tais atvejais, kai standartiniai metodai yra sudėtingi arba neįmanomi. Ši unikali procedūra padeda gaminti aukštos kokybės komponentus.
