1.0 Introductie
Het is een productietechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische ontladingen om een bepaalde vorm te verkrijgen. Vonkbewerking, vonkerosie, branden, zinken van matrijzen en draaderosie zijn allemaal termen die zijn gebruikt om dit proces te beschrijven
CNC Milling China produceert ingewikkelde geometrieën uit harde materialen zoals titanium, roestvrij staal en andere geharde legeringen met behulp van EDM
1.1 Gebruik van EDM
EDM heeft de voorkeur bij productie van kleine volumes, omdat er meerdere processen mogelijk zijn. Frezen, draaien, boren van kleine gaatjes en andere procedures behoren hiertoe. EDM-technologie helpt bij de volgende toepassingen vanwege het vermogen om unieke en exacte vormen te genereren:
i. Die maken
Stans- en stansinstrumenten worden gebruikt om materialen tot massieve voorwerpen te snijden of te vormen. Ongeacht de grootte of zeldzaamheid van de vereiste vorm, wordt EDM gebruikt om deze matrijzen te maken.
ii. Matrijzen maken
EDM wordt vaak gebruikt om de juiste matrijsdiameter, -diepte en -vorm te bereiken. Matrijzenmakers gebruiken het als hun primaire spuitgietmethode. De meest voorkomende vorm van EDM die wordt gebruikt bij de productie van matrijzen is draadvonken.
iii. Kleine gaatjes boren
EDM-technologie is een snelle en geschikte aanpak om precieze, diepe gaatjes te boren in materialen van elke hardheid. EDM kan ook worden gebruikt om gaten te boren in hellende oppervlakken en andere uitdagende gebieden.
2.0 EDM-werkprincipe
De gelijkstroomvoeding levert de energie die nodig is om de vonk te laten ontstaan. De gelijkstroombron wordt bestuurd door het EDM-systeem, dat de vonkenergie aan- en uitzet en de precieze hoeveelheid elektriciteit aan elke vonk levert.
De sterkte van de diëlektrische vloeistof bepaalt hoe vaak er vonken ontstaan tussen de elektrode en het werkstuk. Een typische koolwaterstofolievloeistof heeft een diëlektrische sterkte van 170 volt per millimeter (170 V/mm).
De elektrode wordt dichter bij het werkstuk geplaatst totdat de afstand ertussen 0.001 inch (0.025 mm) bedraagt.
Diëlektrische vloeistof vult de opening tussen de elektrode en het werkstuk. Tijdens de voortbewegingsperiode van de elektrode staat er een spanning van 170 V tussen de elektrode en het werkstuk.
De diëlektrische vloeistof ioniseert en transformeert van een elektrische isolator naar een elektrische geleider wanneer de spanning 170 V is en de afstand 0.001 inch (0.025 mm) bedraagt. De geïoniseerde diëlektrische vloeistof geleidt elektriciteit van de elektrode naar het werkstuk. Nadat de diëlektrische vloeistof is geïoniseerd, blijft er elektriciteit doorheen stromen totdat deze wordt uitgeschakeld.
Wanneer de stroom wordt uitgeschakeld, deïoniseert de diëlektrische vloeistof en wordt de vloeistof weer een elektrische isolator. De voltmeter geeft de nullastspanning weer wanneer de stroombron is ingeschakeld, maar de elektrode niet dicht genoeg bij het werkstuk is om te vonken. De bewerkingsspanning is de spanning die wordt weergegeven bij het vonken. Het gebruikelijke bereik voor nullastspanning is 100–300 V. In de meeste gevallen ligt de bewerkingsspanning tussen 20 en 50 volt.
Wanneer een diëlektrische vloeistof wordt geïoniseerd, wordt deze verwarmd door de doorgang van elektriciteit en wordt deze omgezet in plasma. Elektronen stromen gemakkelijk door het geïoniseerde plasma in de vorm van een vonk wanneer deze situatie zich voordoet. Negatieve elektronen worden naar het positief geladen werkstuk getrokken en positieve ionen naar de negatief geladen elektrode wanneer elektriciteit door het plasma stroomt.
De kinetische energie van elektronen en ionen wordt omgezet in thermische energie of warmteflux wanneer ze respectievelijk in botsing komen met het werkstuk en de gereedschapsoppervlakken. De intense geconcentreerde warmtestroom veroorzaakt een extreem onmiddellijke, beperkte temperatuurstijging van meer dan 10,000 graden oC. Materiaal wordt verwijderd als gevolg van een plaatselijke sterke temperatuurstijging. Materiaalverwijdering vindt plaats als gevolg van zowel onmiddellijke verdamping als smelten. Slechts een deel van het gesmolten metaal wordt verwijderd. Het plasmakanaal stort in wanneer het potentiaalverschil wordt teruggetrokken. Hierdoor ontstaan compressieschokgolven op zowel het elektrodeoppervlak als het omliggende gebied. Vooral in de buurt van het gereedschap, op hoge punten op het oppervlak van het werkstuk.
3.0 Soorten EDM
Er zijn verschillende manieren om met elektrische ontladingen te werken. Hieronder volgen de verschillende vormen van elektrische ontladingsbewerking:
1. Zink EDM
Er wordt een elektrische vonk gecreëerd tussen de elektrode en het werkstuk met behulp van grafiet- of koperelektroden en een diëlektrische vloeistof. De elektrode wordt in de eerste fase van deze methode in de omgekeerde vorm van de benodigde holte gemaakt. Op deze manier ontstaat de dobbelsteen.
Terwijl het ondergedompeld is in een diëlektrische vloeistof, zoals olie, wordt er een spanning geïnduceerd tussen de matrijs en het elektrisch geleidende werkstuk. De matrijs wordt gestaag naar het werkstuk toe verlaagd totdat het 'elektrische doorslag' bereikt, op welk punt een vonk de 'vonkspleet' overbrugt. Hierdoor verdampt het materiaal op het werkstuk en smelt het, en de diëlektrische vloeistof neemt vervolgens alle uitgestoten deeltjes weg. Tijdens dit proces wordt een klein deel van de elektrode vaak gecorrodeerd.
2. Draad EDM
Wire EDM maakt gebruik van een dunne draad die axiaal loopt. De bovenste en onderste draadgeleiders, die doorgaans van diamant zijn gemaakt, bepalen de positie van de elektrode om items met ingewikkelde vormen en nauwe toleranties op het werkstuk te produceren. Een metalen contact, vaak gemaakt van slijtvast wolfraamcarbide, levert spanning aan de draadelektrode. Bewerking van micro-eigenschappen is gemaakt met zeer dunne draad van slechts 30 m in diameter.
3. Gat EDM
In vergelijking met typische gatenboorprocedures kan deze aanpak extreem kleine en diepe gaten nauwkeurig vervaardigen zonder dat ontbramen nodig is. Bij dit proces wordt ook zinkvonken gebruikt. De snede wordt echter gemaakt met een pulserende cilindrische elektrode die dieper in het werkstuk beweegt terwijl diëlektrische vloeistof in het snijgebied wordt gevoerd.
3.1 Voordelen van EDM
- Grotere ontwerpflexibiliteit
Een van de belangrijkste voordelen van machinaal bewerken met elektrische ontlading is dat hiermee vormen en diepten kunnen worden gesneden die met standaard bewerkingstechnologieën moeilijk te bereiken zijn. Ondersnijdingen en precies vierkante binnenhoeken zijn voorbeelden. Een ander voordeel is dat de bewerkingstechniek geen bramen veroorzaakt.
- Bewerking zonder vervormingen
Bij deze techniek staat het gereedschap nooit in direct contact met het werkstuk. Er is geen sprake van vervorming als er geen krachten op het gedeelte inwerken. Hierdoor kunnen extreem dunne onderdelen worden bewerkt zonder het risico dat ze breken. Omdat er geen vervorming is, kunnen bovendien zeer nauwe toleranties van +/- 0.012 mm worden bereikt.
- Verbetert de kwaliteit van de oppervlakteafwerking
Traditionele materiaalverwijderingsprocessen, zoals CNC-frezen, laten bewerkingssporen achter op het werkstuk die daarna verwijderd moeten worden. De oppervlakteafwerking van EDM is zero-directioneel, wat zorgt voor consistent gladde oppervlakken zonder dat verdere behandeling nodig is. Snelle EDM-verwerking kan daarentegen een parelgestraalde textuur achterlaten.
- Hoge precisie
Vanwege de hoge nauwkeurigheid is EDM ideaal voor het maken van kleine componenten en prototypes. In de automobielsector, waar een hoge mate van precisie nodig is om delicate motoronderdelen te maken, wordt deze aanpak bijvoorbeeld vaak gebruikt.
- Werkt met gehard materiaal
EDM is ideaal voor taaie materialen. Als gevolg hiervan wordt elke mogelijke vervorming door de warmtebehandeling gemakkelijk vermeden.
- Er zijn verschillende vormen en dieptes mogelijk
EDM maakt het ook mogelijk om vormen en diepten te creëren die moeilijk te bereiken zijn met een snijgereedschap. Vooral diepe bewerking, wanneer de verhouding tussen gereedschapslengte en diameter vrij groot is, is een gebruikelijk gebruik voor EDM. Bewerking met elektrische ontlading is ook gespecialiseerd in scherpe binnenhoeken, diepe ribben en kleine sleuven.
3.2 Nadelen van EDM
- Het materiaalverwijderingspercentage is laag
De materiaalafnamesnelheid is lager in vergelijking met standaard bewerkingsmethoden. De toename van de productietijd heeft invloed op de totale kosten, omdat het productieproces bijzonder energie-intensief is. Als gevolg hiervan is EDM niet effectief voor grootschalige initiatieven en wordt het vaak verwaarloosd ten gunste van andere benaderingen.
- Sommige materialen kunnen niet machinaal worden bewerkt.
Elektrische ontladingsbewerking mag alleen worden gebruikt op materialen die elektrisch geleidend zijn. Het is ook de moeite waard om op te merken dat, hoewel de procedure nominaal spanningsvrij is, bewerking een warmteproces omvat dat de samenstelling van het werkstuk kan veranderen.
- De elektrode is misschien duur.
Voor zinkvonken is een speciale elektrode met de omgekeerde eigenschap nodig. Het bewerken van de elektrode kan duur lijken bij lagere productiesnelheden, maar op hogere niveaus kunnen deze extra kosten over verschillende componenten worden verdeeld.
3.3 EDM en gezondheid en veiligheid
Hieronder vindt u een aantal voorzorgsmaatregelen die moeten worden gevolgd om EDM-apparatuur veilig te kunnen bedienen.
- EDM vereist uitgebreide training voor operators en personeel.
- Zorg ervoor dat brandveiligheidsapparatuur regelmatig wordt geïnstalleerd en onderhouden.
- Houd de diëlektrische vloeistof nauwlettend in de gaten. De vloeistof zorgt ervoor dat de ontlading niet naar andere geleidende materialen dan het werkstuk gaat.
- Een goede luchtcirculatie helpt bij het verwijderen van gassen die in de vloeistof kunnen ontstaan als gevolg van chemische reacties die optreden tijdens het lozen.
- Het is van essentieel belang om de diëlektrische vloeistof in de gaten te houden om er zeker van te zijn dat deze zijn niet-geleidende eigenschappen niet verliest.
4.0 Conclusie
Bij CNC Milling China blijft elektrische ontladingsbewerking de oplossing voor veelgevraagde bewerkingstoepassingen. Het stelt ingenieurs in staat materialen te veranderen in situaties waarin standaardbenaderingen moeilijk of onmogelijk zijn. Dit unieke proces draagt bij aan de productie van hoogwaardige componenten.
