1.0 Beskrivning
Det är en tillverkningsteknik som använder elektriska urladdningar för att få en viss form. Gnistbearbetning, gnisterodering, bränning, formsänkning och tråderosion är alla termer som har använts för att beskriva denna process.
CNC Milling China producerar invecklade geometrier av hårda material som titan, rostfritt stål och andra härdade legeringar med hjälp av EDM.
1.1 Användningsområden för EDM
Gnistgnist är att föredra vid tillverkning av små volymer, eftersom det möjliggör flera processer. Fräsning, svarvning, småhålsborrning och andra procedurer är några av dem. Gnistgnisttekniken hjälper till i följande tillämpningar tack vare dess förmåga att generera unika och exakta former:
i. Die Making
Stans- och formverktyg används för att skära eller forma material till fasta föremål. Oavsett storleken eller sällsyntheten på den önskade formen används gnistgnist för att tillverka dessa formar.
ii. Mold Making
Gnistgnist används ofta för att uppnå rätt formens diameter, djup och form. Formtillverkare använder det som sin primära formsprutningsmetod. Den vanligaste formen av gnistgnist som används vid formtillverkning är trådgnist.
iii. Borra små hål
Gnistgnistteknik är en snabb och lämplig metod för att borra precisa, djupa och små hål i material av alla hårdheter. Gnistgnist kan också användas för att borra hål i lutande ytor och andra utmanande områden.
2.0 EDM-arbetsprincip
Likströmskällan tillhandahåller den energi som krävs för att gnistan ska uppstå. Likströmskällan styrs av EDM-systemet, som slår på och av gnistenergin och tillför exakt den mängd elektricitet till varje gnista.
Den dielektriska vätskans styrka avgör hur ofta gnistor uppstår mellan elektroden och arbetsstycket. En typisk kolväteolja har en dielektrisk styrka på 170 volt per millimeter (170 V/mm).
Elektroden flyttas närmare arbetsstycket tills avståndet mellan dem når 0.001 tum (0.025 mm).
Dielektrisk vätska fyller gapet mellan elektroden och arbetsstycket. En spänning på 170 V tillhandahålls mellan elektroden och arbetsstycket under elektrodens frammatningsperioden.
Den dielektriska vätskan joniserar och omvandlas från en elektrisk isolator till en elektrisk ledare när spänningen är 170 V och avståndet är 0.001 tum (0.025 mm). Den joniserade dielektriska vätskan leder elektricitet från elektroden till arbetsstycket. Efter att den dielektriska vätskan har joniserats fortsätter elektriciteten att flöda genom den tills den stängs av.
När strömmen stängs av avjoniseras den dielektriska vätskan och vätskan återgår till att fungera som en elektrisk isolator. Voltmetern visar tomgångsspänning när strömkällan är påslagen men elektroden inte är tillräckligt nära arbetsstycket för att kunna tända gnista. Bearbetningsspänningen är den spänning som visas vid gnistbildning. Det vanliga intervallet för tomgångsspänning är 100–300 V. I de flesta fall ligger bearbetningsspänningen mellan 20 och 50 volt.
När en dielektrisk vätska joniseras värms den upp av elektricitet och omvandlas till plasma. Elektroner flödar lätt över den joniserade plasman i form av en gnista när denna situation föreligger. Negativa elektroner dras till det positivt laddade arbetsstycket och positiva joner till den negativt laddade elektroden när elektricitet flödar genom plasmat.
Elektronernas och jonernas kinetiska energi omvandlas till termisk energi eller värmeflöde när de kolliderar med arbetsstyckets respektive verktygsytan. Det intensiva koncentrerade värmeflödet orsakar extrem omedelbar begränsad temperaturökning på över 10 000°F. oC. Material avlägsnas till följd av en lokal kraftig temperaturökning. Materialeliminering sker som ett resultat av både omedelbar förångning och smältning. Endast en del av den smälta metallen avlägsnas. Plasmakanalen kollapsar när potentialskillnaden avlägsnas. Kompressionschockvågor skapas på både elektrodytan och det omgivande området som ett resultat av detta. Särskilt nära verktyget, på höga punkter på arbetsstyckets yta.
3.0 Typer av EDM
Det finns flera sätt att bearbeta med elektriska urladdningar. Följande är de olika formerna av elektrisk urladdningsbearbetning:
1. Sänke EDM
En elektrisk gnista skapas mellan elektroden och arbetsstycket med hjälp av grafit- eller kopparelektroder och en dielektrisk vätska. Elektroden skapas i omvänd form av det erforderliga hålrummet i den första fasen av denna metod. Matrisen skapas på detta sätt.
Medan den är nedsänkt i en dielektrisk vätska, såsom olja, induceras en spänning mellan formen och det elektriskt ledande arbetsstycket. Formen sänks stadigt mot arbetsstycket tills den når "elektriskt genombrott", varvid en gnista hoppar över "gnistgapet". Detta gör att materialet på arbetsstycket förångas och smälter, och den dielektriska vätskan tar sedan bort eventuella utstötta partiklar. Under denna process korroderas ofta en liten del av elektroden.
2. Wire EDM
Trådgnistning använder en tunn tråd som löper axiellt. De övre och nedre trådstyrningarna, som vanligtvis är gjorda av diamant, styr elektrodens position för att producera föremål med komplicerade former och snäva toleranser på arbetsstycket. En metallkontakt, ofta tillverkad av slitstark volframkarbid, levererar spänning till trådelektroden. Bearbetning av mikroelement har skapats med mycket tunn tråd så liten som 30 m i diameter.
3. Hålgnistning
I jämförelse med typiska hålborrningsprocedurer kan denna metod tillverka extremt små och djupa hål med precision utan behov av gradning. Gnistgnist används också i denna process. Snittet görs dock med en pulserande cylindrisk elektrod som rör sig djupare in i arbetsstycket samtidigt som dielektrisk vätska matas in i skärområdet.
3.1 Fördelar med EDM
- Ökad designflexibilitet
En av de viktigaste fördelarna med elektrisk urladdningsbearbetning är att den möjliggör utskärning av former och djup som skulle vara svåra att uppnå med standardbearbetningstekniker. Underskärningar och exakt räta innerhörn är exempel. En annan fördel är att bearbetningstekniken inte producerar någon grad.
- Bearbetning utan deformationer
Med denna teknik är verktyget aldrig i direkt kontakt med arbetsstycket. Det uppstår ingen deformation när inga krafter verkar på delen. Detta möjliggör bearbetning av extremt tunna detaljer utan risk för att de går sönder. Dessutom, eftersom det inte finns någon deformation, kan mycket snäva toleranser på +/- 0.012 mm uppnås.
- Förbättrar ytfinishens kvalitet
Traditionella materialavverkningsprocesser, som CNC-fräsning, lämnar bearbetningsmärken på arbetsstycket som måste tas bort efteråt. Gnistgnists ytfinish är nollriktningsbaserad, vilket ger genomgående släta ytor utan behov av ytterligare behandling. Snabb gnistgnistbearbetning kan å andra sidan lämna en blästrad textur.
- Hög precision
Tack vare sin höga noggrannhet är EDM idealisk för att skapa små komponenter och prototyper. Till exempel inom bilindustrin, där hög precision krävs för att tillverka ömtåliga motorkomponenter, används denna metod ofta.
- Fungerar med härdat material
Gnistgnist är idealisk för tuffa material. Som ett resultat undviks lätt all eventuell värmebehandlingsförvrängning.
- En mängd olika former och djup är möjliga
Gnistgnist möjliggör också skapandet av former och djup som skulle vara svåra att uppnå med ett skärverktyg. Djupbearbetning, särskilt när förhållandet mellan verktygslängd och diameter är ganska stort, är en vanlig användning för gnistgnist. Urladdningsbearbetning specialiserar sig också på skarpa inre hörn, djupa ribbor och små spår.
3.2 Nackdelar med EDM
- Materialavverkningshastigheten är låg
Materialavverkningshastigheten är lägre jämfört med vanliga bearbetningsmetoder. Ökningen av produktionstiden påverkar den totala kostnaden eftersom tillverkningsprocessen är särskilt energikrävande. Som ett resultat är gnistgnistning ineffektivt för storskaliga initiativ och försummas ofta till förmån för andra metoder.
- Vissa material kan inte bearbetas.
Urladdningsbearbetning får endast användas på material som är elektriskt ledande. Det är också värt att notera att även om proceduren nominellt är spänningsfri, innebär bearbetning en värmeprocess som kan förändra arbetsstyckets sammansättning.
- Elektroden kan vara dyr.
En speciell elektrod med omvänd funktion krävs för sänkgnist. Bearbetning av elektroden kan verka kostsamt vid lägre produktionshastigheter, men vid större nivåer kan denna extra kostnad fördelas över flera komponenter.
3.3 EDM och hälsa och säkerhet
Några av de försiktighetsåtgärder som måste följas för att använda en EDM-utrustning på ett säkert sätt listas nedan.
- EDM kräver omfattande utbildning för operatörer och personal.
- Säkerställ att brandskyddsutrustning är installerad och servas regelbundet.
- Håll noga koll på den dielektriska vätskan. Vätskan hindrar urladdningen från att passera över till andra ledande material än arbetsstycket.
- Korrekt luftcirkulation hjälper till att avlägsna gaser som kan bildas i vätskan till följd av kemiska reaktioner som sker under utsläppet.
- Det är viktigt att hålla koll på den dielektriska vätskan för att se till att den inte förlorar sina icke-ledande egenskaper.
4.0 Slutsats
Hos CNC Milling China är elektrisk urladdningsbearbetning fortfarande lösningen för högpresterande bearbetningsapplikationer. Det gör det möjligt för ingenjörer att ändra material i situationer där standardmetoder är svåra eller omöjliga. Denna unika procedur bidrar till produktionen av högkvalitativa komponenter.
