تبیان، دستیار زندگی

ماشین کاری با روش تخلیه الکتریکی (EDM) یکی از روش های تولید مخصوص است که کاربرد وسیعی یافته است. در این روش برای براده برداری هیچگونه تماس مستقیمی بین قطعه کار و الکترود بر قرار نمی‌شود و در نتیجه نیروی فیزیکی نخواهیم داشت. آهنگ جداشدن فلز یا براده برداری به رسانایی الکتریکی قطعه کار بستگی دارد نه سختی آن.

اساس این روش:

این روش برای ماشین کاری کلیه مواد هادی جریان به کار می رود با هر مقدار سختی که داشته باشند و از چهار بخش تشکیل می شود:

1- الکترود

2- قطعه کار

3- سیال دی الکتریک

4- منبع تامین جریان

هدف از استفاده از دی الکتریک (آب یا نفت سفید) کاهش دما در منطقه ماشینکاری و انتقال ذرات ماشین کاری شده از منطقه ماشین کاری می‌باشد تا جرقه ها مناسب زده شوند و اصطلاحا پدیده آرک (Arc) اتفاق نیافتد.

فرآیند EDM شش مرحله دارد:

1- الکترود به قطعه کار نزدیک شده، هر دو باردار می‌شوند (معمولا قطعه کار مثبت و الکترود منفی)

2- چون سطح الکترود و قطعه کار هر دو در اشل میکرونی دارای پستی و بلندی می‌باشند بنابراین بین دو نقطه که نزدیکترین فاصله را نسبت به جاهای دیگر با هم دارند جرقه الکترونی شکل می‌گیرد.

3- کانال پلاسما شکل می‌گیرد.

4- در اثر تمرکز بالای کانال پلاسما چاله ای از قطعه کار ذوب می‌شود.

5- فشار کانال پلاسما بسیار بالا است، با قطع شدن جرقه و درپی آن قطع شدن کانال پلاسما چون مذاب در آن دما و فشار نمی‌تواند دوام داشته باشد، به یکباره با حالت انفجاری به اطراف پراکنده می‌شود.

6- دی الکتریک با شستشوی خود ذرات پراکنده شده را جمع آوری می‌کند.

صافی سطح و سرعت ماشیکاری:

صافی سطح به ابعاد جرقه تولیدی بستگی دارد. هر چه جرقه قوی تر باشد سطح خشن تر ولی سرعت ماشین کاری خیلی بیشتر خواهد بود. با این روش به صافی Ra 0.10 می توان رسید، سطحی که مثل آینه عمل می‌کند. صافی سطح‌های استاندارد معادل Ra 0.8/1 (N5 - N6) می‌باشد. بسته به انرژی جرقه سرعت بار برداری از 1 تا چند صد میلیمتر مکعب بر دقیقه می‌باشد.

اضافه می‌شود که جرقه حداقل باید 5 سانتیمتر زیر دی الکتریک زده شود تا خطراشتعال را در پی نداشته باشد چون انرژی جرقه بسیار بالا است.

از دستگاه‌های متداول می‌توان به اسپارک و وایرکات اشاره کرد .

كارایی این سیستم با آهنگ براده‌برداری بر حسب میلیمتر مكعب یا اینچ مكعب بر دقیقه سنجیده می‌شود و توسط سیستم‌های كنترل عددی كنترل می‌شود.

الكترود این فرایند معمولا از جنس مس (در اسپارك) و مس یا تنگستن (در وایر كات) می‌باشد.

یك نمونه از ماشین اسپارك (در پست‌های بعدی به اسپارک هم می‌پردازیم):

بسمه الله الذی هو ولی المومنین

غایه آمال العارفین

به نام خدای مهربون
سلام بر اهل صلح دوستی انسانیت
"MCLAREN جان سلام
دستت درد نکنه هم برای این مطلبت و هم برای مبحث"مقدمه‌ای بر روش‌های مدرن ماشینکاری قطعات فلزی"
اگه اجازه بدی از مطالبت استفاده کنم برای پروژه درس روش های تولید و کارگاهم. "
محسن جان موردی نداره، استفاده کن، اتفاقا خود من، برای درس تولید مخصوصم موضوع پروژه درسیم ماشینکاری مدرن قطعات فلزی بودش که باید تحویل استاد میدادم.
حالا ایشالله در روز‌های بعد روش‌های دیگرش رو هم در انجمن قرار میدم که امیدوارم مورد استفادتون قرار بگیره.
در ادامه همین بحث هم در مورد اسپارک که نوعی از روش تخلیه الکتریکی هستش توضیح میدم
مراقب خودتون باشید

بزرگ‌ترین حسن تمامی فرآیندهای EDM این است که یک فرآیند ساختی غیرتماسی است. با این روش هیچ یک از تنش‌های روش‌های سنتی ایجاد نمی‌گردد و شما می‌توانید کارهایی را انجام دهید که با ابزارهای رایج امکان آن وجود ندارد.

پیشرفت‌هایی که در زمینه ماشین‌های wireEDM افقی، صورت گرفته است به شرح زیر است:

- قطرهای سیم‌ها به کوچکی  "0.00078  (2% mm)

- تعویض قطعه‌کار مجتمع (integrated work changers)

- سوراخ‌کاری EDM سوراخ‌های بسیار دقیق با نسبت ارتفاع به قطر 1:100 (برای این کارRAM EDM مورد نیاز است)

- اسپیندل‌های تعویض ابزار مستقیم با ارتعاش کم که تغییرات ابزارگیر و سرعت‌های اسپیندل را تا 170000 rpm محدود می‌کند.

- سیستم‌های فیدبک مداربسته تا 2 nm.

در آینده ما به شرایط محیطی توجه بیشتری خواهیم کرد چرا که درگیری با اندازه‌های کوچک بیشتر خواهد شد. جبران الکترونیکی کافی نخواهد بود، علاوه بر ساختار مکانیکی صوتی، در نظر گرفتن کنترل حرارتی نیز باید در طراحی‌ها به طور ذاتی و اساسی صورت پذیرد.

برای ماشینکاری سوراخ‌های کوچک با EDM ، شرکت Makino محصول Edge 2 خود را ارائه می‌کند. John Bradford  متخصص فنی توضیح می‌دهد که این ماشین همانند ماشین  CNC EDM sinker طراحی شده است اما با گزینه‌هایی برای کاربردهای سوراخ‌کاری سوراخ‌های کوچک که می‌توانند سوراخ‌های 20μm را ماشین‌کاری نمایند.

تا به حال این ماشین برای بست‌های نوری (Optical Connectors) و دیگر قطعات الکترونیک به کار رفته است و اغلب wire EDM برای ساختن فیچرهای خاص در سوراخ‌های اصلی استفاده شده است. موقعیت‌دهی و تکرارپذیری تا (1+ و 1-) تضمین شده است.

هنگام تصمیم‌گیری میان EDM و لیزرهای گوناگون، متغیرهای متعددی وجود دارند که باید بیش از هزینه اولیه در نظر گرفته شوند مثل زمان Setup ، سرعت و حجم تولید.

شرکت Prima North American یکی از سازندگان پیشرو در زمینه سیستم‌های ماشینکاری لیزری YAG:Nd و CO2 می‌باشد. یکی از بزرگ‌ترین کاربردهای محصولات این شرکت، سوراخ‌کاری دقیق سوراخ‌های گسترده عظیمی از اجزا موتورهای جت هواپیما و توربین‌های مورد استفاده در تولید انرژی می‌باشد. قطعات سوراخ‌کاری شده توسط سیستم laserdyne شامل پره‌های توربین پره هدایت نازل و محفظه‌های احتراق می‌شود. برای این کاربردها هدف سازندگان موتور توربین دست‌یابی به جریان هوای ثابت از طریق سوراخ‌های خنک‌کاری و از طریق سطح اجزا می‌باشد. جریان هوای خیلی زیاد به طور معکوس بر راندمان سوخت تاثیر می‌گذارد. جریان خیلی کم و فوق گرم شدن اجزا عمر آن‌ها را کاهش می‌دهد.

Terry Vanderwert نائب‌رئیس شرکت توضیح می‌دهد که: در حال حاضر ما بر روی روش‌هایی سرمایه‌گذاری کرده‌ایم تا ثبات جریان هوا را از طریق سوراخ‌های ماشینکاری شده توسط لیزر، بیشتر بهبود بخشیم. سوراخ‌های موتور توربین به طور نوعی در حد "0.02 (0.5 mm) و بزرگ‌تر بوده، که در آلیاژهای نیکل، کبالت، کروم، در دمای بالا تولید شده است. سوراخ‌های کوچک‌تر تقریباً "0.006 (0.15 mm) قطر داشته و می‌تواند در این مواد تولید شوند، و حتی سوراخ‌های کوچک‌تری در بازه وسیعی از موارد دیگر نیز قابل تولید می‌باشند.

ما هم‌چنین در حال ادامه فعالیت‌های خود برای اضافه کردن قابلیت سوراخ‌کاری سوراخ‌های شکل داده شده (shaped holes) هستیم، روش و طرحی که برای بهبود خنک‌کاری اجزا موتور بسیار سودمند است.

سوراخ‌کاری لیزری به عنوان یک فرآیند با ابزار نرم و شکل‌پذیر (soft-tooled process) دارای انعطاف‌پذیری بالایی در اشکال قابل تولید و راحتی در اصلاح شکل آن‌ها می‌باشد. به طور کلی لیزر UV توان کمتری نسبت به دیگر لیزرها مصرف می‌کند و بدین ترتیب منطقه HAZ محدودتری خواهیم داشت و یا این‌که هیچ لایه HAZ ای به وجود نمی‌آید. لیزرهای UV دقیق‌تر بوده و اثرات حرارتی یا ذوبی کمتری دارند. این لیزرها محدوده اشعه‌ای بزرگتری داشته که این اشعه‌ها در تمام این محدوده خیلی یک‌نواخت و یک‌دست هستند.

Sercel می‌گوید: این‌که اشعه لیزر در برابر ماده قطعه‌کار چگونه واکنش می‌دهد بحرانی بوده و همیشه تست و آزمایش اولین قدم پُراهمیت می‌باشد. در خیلی از موارد آن‌ها ممکن است تنها بر روی قطعاتی عمل کنند که دارای خواص جذبی به خصوصی هستند اما توسط لیزر excimer شما می‌توانید هر ماده‌ای را ماشینکاری کنید چرا که مواد انرژی UV بیشتری را جذب می‌کنند. آن‌ها این اشعه را بازتاب نمی‌کنند، به همین دلیل شما می‌توانید با پلیمرهای حساس به حرارت کوارتز و شیشه کار کنید.

درعمل لیزرهای excimer در هر پاس از 0.1 تا 0.5 میکرومتر باربرداری می‌کنند. به طور کلی EDM قطعات ضخیم را ماشین‌کاری می‌کند و لیزر قطعات نازک.

سه حوزه‌ای که در ساخت و تولید میکرونی از لیزر استفاده می‌کند عبارتند از: برش‌کاری، جوش‌کاری و سوراخ‌کاری.

ROY توضیح می‌دهد که: برای مدتی کمترین نیازهای سوراخ‌کاری در حد 50 μm نگه داشته شده است. برای کاربردهای جوش‌کاری، در حال حاضر در محدوده 50 μm قرار داریم.  این کارها اساساً برای میکرو الکترونیک است. برای برش‌کاری، نیاز تا حد 20 μm کاهش پیدا می‌کند. در خیلی زمینه‌ها نیاز و تمایل به سمت محدوده پایین‌تری است. هر چه اشعه لیزر کوچک‌تر می‌شود به لیزر با انرژی کمتری احتیاج است.

ماشینکاری با اسپارک:

قطعه کار که معمولا همان اینسرت قالب است، روی یک صفحه در محلول دی الکتریک غوطه ور است (معمولا نفت). مخزن روی پایه ماشین نصب شده است. الکترود که کاملا متناسب با  حفره است (مشابه هاب) روی گلویی ماشین نصب شده و گلویی نیز به یک سیستم پینیون چرخ شانه متصل است. یک سر و موتور شانه را توسط یک پینیون تحریک می کند. بنابراین ابزار نسبت به قطعه کار حرکت عمودی می کند. قطعه کار و ابزار هر دو به یک منبع الکتریکی متصل هستند. الکترود قطب منفی و قطعه کار قطب مثبت است.

شانه ماشین توسط سرو موتور به سمت پایین تا فاصله معینی بین ابزار و قطعه کار حرکت می کند. در این نقطه دی الکتریک بین الکترود و قطعه کار قطع شده و عملیات اسپارک شروع می شود. عملیات اسپارک باعث جداسازی ذرات از قطعه کار می شود. به صورت مشابه در همین زمان خوردگی روی الکترود نیز با نرخ کمتری به وجود می آید.

یک نازل دی الکتریک را از طریق شیلنگ به روی قطعه می پاشد و ذرات خورده شده از روی قطعه کار شستشو می شوند (در زمانی که الکترود به سمت بالا حرکت می کند). الکترود مجدد پایین می آید اما این بار به دلیل خوردگی، میزان پایین آمدن بیشتر از کورس قبلی است. مجددا اسپارک در یک عمق بیشتر اتفاق می افتد و ذرات دیگری از قطعه کار برداشته می شوند.

عملیات ادامه پیدا می کند، ابزار بالا می رود. ذرات خورده شده شسته می شوند. ابزار پایین می آید و عملیات اسپارک با حداقل شعاع جرقه اتفاق می افتد.

خوردگی نه تنها در قطعه کار بلکه در الکترود هم به وجود می آید. این بدان معنی است که برای عمق های زیاد چندین الکترود مورد نیاز است. معمولا الکترودهای اول و دوم و سوم عملیات خشن کاری را انجام می دهند. آخرین الکترود ترجیحا برای عملیات نهایی استفاده می شود. شکل آخر را الکترود نهایی در حداکثر عمق به وجود می آورد. مایع دی الکتریک به صورت پیوسته چرخش داده می شود. مایع که آلوده به ذرات خورده شده است به تانک اصلی برگشته و از بین فیلترها گذشته و سپس توسط یک شیلنگ به تانک پمپ می شود.

مهدی جان با توجه به اشنایی و تبحر شما در مواردی که مطرح می کنید من فکر می کنم اگر لطف بفرمائید  مطالبتون رو در قسمت مربوطه در سایت قرار بدید افراد بیشتری بتونن از این مطالب استفاده کنند و بجا  باشه 

به نام خدای مهربون

سلام

"مهدی جان با توجه به اشنایی و تبحر شما در مواردی که مطرح می کنید من فکر می کنم اگر لطف بفرمائید  مطالبتون رو در قسمت مربوطه در سایت قرار بدید افراد بیشتری بتونن از این مطالب استفاده کنند و بجا  باشه  "

مهدی313 عزیز ممنونم از توجهتون، من این کارو انجام دادم و مقاله ای که جمع اوری کرده بودم برای پروژه دانشگاهم رو به سایت دادم ولی خب دوستان صلاح دیدن مطالب کاملا تخصصی در این زمینه در خود سایت نباشه.

منم تصمیم گرفتم مطالب رو به صورت آهسته وارد انجمن کنم.

مراقب خودتون باشید