ماشینکاری
EDMسیمی فرایند تولید الکتروترمال
(Electrothermal) است که برای حذف مواد از روش تخلیه الکتریکی استفاده می کند. روش کار در
EDMسیمی به این صورت است که
EDM به جای برش مواد، آن ها را تبخیر یا ذوب می کند و تراشه های کوچکی تولید می کند و در نهایت یک خط برش بسیار دقیق ایجاد می کند. این روش تقریبا با تمام مواد رسانا سازگار است و می تواند برای برش طرح ها و اشکال پیچیده از آن استفاده کرد.
در این روش به دلیل اینکه می توان فلزات سخت را برش داد، کاربردهای زیادی دارد و با استقبال زیادی روبرو شده است.
به طور کلی
ماشینکاری تخلیه الکتریکی سیم، یک روش تولید غیر تماسی است و از یک سیم نازکی که بارالکتریکی دارد به کمک یک سیال دی الکتریک برای برش اشکال و هندسه های مختلف استفاده می شود.
عملکرد Wire Cut EDM
با این روش برای
ماشینکاری قطعه، قطعه را در یک سیال دی الکتریک غوطه ور می کنند و با گیره ماشین ساز آن را محکم می کنند و سیمی از آن برای ایجاد جرقه در هنگام عبور جریان الکتریکی رد می کنند.
به این صورت که سیم از یک طرف بار را حمل می کند و طرف دیگر بار را قطعه کار که یک ماده رساناست، حمل می کند. زمانی که این دو به هم نزدیک می شوند، یک بار الکتریکی داغ از شکاف به بیرون می پرد و قطعات کوچک فلز را ذوب می کند.
از جرقه الکتریکی برای برش قطعه به شکل دلخواه استفاده می شود. همچنین این فرایند از آب دیونیزه شده برای کنترل مراحل و شستشوی مواد و ذرات ریز استفاده می کند.
اجزای Wire Cut EDM
دستگاه EDM شامل چند بخش است که با یکدیگر کار می کنند تا قطعه نهایی ایجاد شود. در تصویر زیر اجزای این دستگاه مشخص شده است:
1. ابزار CNC
این ابزارها کل
عملیات ماشینکاری را که شامل کنترل توالی سیم و امکان مدیریت خودکار فرایند برش است را کنترل می کنند. پیچیدگی ابزار
CNC میزان خطا و زمان ماشینکاری را تعین می کند.
2. منبع تغذیه
منبع تغذیه، قطعه ای است که پالس های 100 تا 300 ولت را به الکترود سیم و قطعه کار می رساند و فرکانس ها و قدرت بارهای الکتریکی که از الکترود سیم عبور می کند تا با قطعه کار بر هم تاثیر بگذارند را نیز کنترل می کند.
به طور کلی استفاده از منبع تغذیه برای ارائه کیفیت بالاتر در حین عملیات ماشینکاری ضروری است.
Wire. 3
از سیم به عنوان الکترود برای ایجاد تخلیه الکتریکی استفاده می شود. قطر سیم رابطه مستقیم با شکل و ضخامت قطعه کار دارد و معمولا از سیم هایی با قطر 0.05 تا 0.25 میل متر استفاده می شود. سیم ها انواع مختلفی دارند که در ادامه با هم بررسی می کنیم:
سیم های برنجی (Brass Wires)
سیم های برنجی به دلیل خواص رسانایی بالایی که دارند بسیار رایج هستند. این آلیاژ ترکیبی از مس و روی است و هر چه قدر مقدار مس بیشتر باشد، سیم سریع تر بریده می شود. اما باید تعادل در میزان مس و برنج برقرار شود تا میزان خوردگی سیم برنجی کاهش یابد.
سیم های با روکش روی (Zinc Coated Wires)
این سیم ها با توجه به نامی که دارند دارای پوشش خالصی از روی خالص یا اکسید روی، بر روی سطح سیم هستند. این سیم ها سرعت ماشینکاری را بالا می برد.
سیم های آنیل شده ( Diffusion-annealed Wires)
این سیم ها نیز با لایه هایی از روی خالص پوشش داده شده اند و برای تولید انبوه بسیار کاربرد دارند و می توانند بسیاری از مواد را ماشینکاری کنند.
چگونه سیم مناسبی انتخاب کنیم؟
برای انتخاب مناسب سیم برای EDM بهتر است موارد زیر را در نظر بگیرید تا بتوانید انتخاب مناسبی برای پروژه خود داشته باشید:
- مقاومت در برابر شکست
- رسانایی
- استحکام کششی
- میزان سختی
- و دمای تبخیر.
4. Dielectric Medium
فرایند EDM سیم برش باید در یک مخزن دی الکتریک انجام شود. دی الکتریک از چسبیدن ذرات ریز قطعه کار به الکترود سیم جلوگیری می کند. متداول ترین مایع دی الکتریک، آب دیونیزه است که سطح خوبی به قطعه می دهد.
5. الکترودها
الکترودها از دو بخش آند و کاتد تشکیل می شوند که در این فرآیند دستگاه سیم نقش کاتد و قطعه کار نقش آند را دارد. سروو موتور، الکترود سیم را کنترل می کند و بررسی می کند که در هیچ نقطه ای در طول فرآیند برش، سیم EDM با قطعه کار تماس پیدا نمی کند.
با دستگاه EDM سیمی می توان اشکال و الگوهای پیچیده را روی قطعه کار ایجاد کرد. این دستگاه با اکثر مواد رسانای ظریف و سخت می تواند کار کند.
مواد رایجی که برای کار با این دستگاه مناسب هستند عبارتند از:
آلومینیوم
آلومینیوم خواص هدایت حرارتی و الکتریکی بسیار عالی دارد. اما آلومینیوم در حالت طبیعی نرم است و ممکن است کار با این آلیاژ چالش برانگیز باشد، چون احتمال دارد بعد از ماشین کاری ایجاد صمغ کند.
تیتانیوم
یکی از آلیاژهایی که برای کار با دستگاه EDM مناسب است، تیتانیوم می باشد. این آلیاژ در برابر چسبندگی مقاومت می کند و تراشه های طولانی را از بین می برد. ولی برای کمک به کنترل گرما در حین انجام عملیات باید از آب دیونیزه به عنوان محیط دی الکتریک استفاده کرد.
فولاد
این فلز بسیار قوی است و بسیاری از کاربران هنگام کار با این آلیاژ ترجیح می دهند از دستگاه
EDM به جای
CNC استفاده کنند.
برنج
برنج دارای استحکام کششی بالایی است و به راحتی قابل برش است، اما هنگام کار با این آلیاژ باید سرعت برش پایین باشد.
گرافیت
معمولا کار با این آلیاژ و برش آن ممکن است با ابزارهای معمولی کمی دشوار باشد. اما با دستگاه EDM کار با آن ساده تر می شود چون سیم تیز است و از بیرون کشیدن ذرات جلوگیری می کند.
بررسی تفاوت بین EDM سیمی و EDM معمولی
می توان گفت EDM سیمی حالت پیشرفته EDM معمولی است و نحوه عملکرد آن ها مشابه است. ولی تفاوت هایی هم دارند که در ادامه بررسی می کنیم:
الکترود
همانگونه که در بالا اشاره کردم، الکترود مورد استفاده در EDM سیمی، سیم نازک گرم است. اما در EDMهای معمولی از فلزاتی که رسانایی بالایی دارند برای تولید بارهای الکتریکی استفاده می شود.
الکترودها در اشکال و اندازه های مختلفی وجود دارند و بسته به هندسه ای که دارند سطح صافی ایجاد می کنند، به عنوان مثال یک الکترود گرد دارای صاف ترین سطح است و بعد از آن مربع، مثلث و الماس.
سرعت ماشینکاری
الکترودهای مورد استفاده در EDM معمولی معمولا قبل از فرایند ماشینکاری باید شکل داده شوند و این کار معمولا زمان گیر است. اما EDM سیمی به محض قرارگرفتن سیم قابل استفاده است.
دقت
به دلیل اینکه ماشینکاری سیمی از سیم به عنوان الکترود استفاده می کند، دقت بالاتری نسبت به EDM معمولی دارد.
الکترود سیم بسیار دقیق عمل می کند و حتی اجازه برش تا ضخامت 0.004 اینچ را نیز می دهد. در عوض برشهای EDMمعمولی برای برش های سفت تر مناسب تر است.
کاربرد
EDMسیمی به دلیل اینکه می تواند با مواد آهنی و غیر آهنی کار کند، در اکثر صنایع می توان از آن استفاده کرد. حسن دیگر این روش این است که اندازه و شکل، محدودیتی ایجاد نمی کند و می توان قطعات بسیار بلند و بسیار کوچک را برش داد.
در مقابل EDM معمولی برای کار با مواد سخت و ضخیم مناسب است.
مزایا و معایب EDM سیمی
مزایا
- برش های دقیقی انجام می دهد و بعد از آن هم نیازی به پردازش وجود ندارد.
- در مواردی که طرح پیچیده است و نمی توان آن را با روش های سنتی و ماشینکاری CNC انجام داد، EDM سیمی کاربردی است.
- این روش برای موادی که شکننده هستند و نمی توانند استرس ماشینکاری را تحمل کند، کاربرد دارد.
- با EDM سیمی می توان بدون خراش یا اعواج و فقط با یک مرحله پردازش قطعه را برش داد.
- مزیت دیگری که این روش دارد این است که بدون وقفه، برش را انجام می دهد و حتی هنگامی که سیم پاره هم می شود، زمان درست شدن بلافاصله ادامه کار انجام می شود.
معایب
- از معایب این روش این است که فقط می تواند با مواد رسانا کار کند.
- ممکن است هنگام برش برخی آلیاژها مانند آلومینیوم، یک لایه اکسید روی سطح برش ایجاد شود، که باعث عملیات پردازش می شود و هزینه اضافی دارد.
- این روش سرمایه گذاری اولیه و هزینه نگهداری بالایی دارد.
