ماشین کاری تخلیه الکتریکی یا EDM چیست؟
Electrical discharge machining یا همان ماشین کاری تخلیه الکتریکی، روشی است برای برداشتن مواد با استفاده از انرژی حرارتی از روی قطعه کار. فرآیند حذف در روش EDM برخلاف برش لیزری، نیازی به نیروی مکانیکی ندارد.
فرآیند EDM نسبت به روش های سنتی برش، دقت بالاتری دارد و برای هر ماده رسانایی میتوان از آن استفاه کرد.
از دیگر مزیت های این فرآیند میتوان در ساخت ابزار و قالب با مواد سختی مانند تیتانیوم اشاره کرد. EDM در ایجاد اشکال پیجیده مواد سخت نسبت به دستگاه فرز CNC عملکرد بهتری دارد.
فرآیند EDM
مکانیسم عملکردی این فرآیند به این صورت است که تخلیه جرقه های الکتریکی با فرکانس بالا از یک گرافیت یا ابزار فلزی نرم به مثابه یک الکترود عمل میکند؛ این عمل باعث میشود مواد رسانای الکتریکی مانند کاربید یا فولاد سخت را از هم بپاشد.
به بیانی دیگر، ماشینکاری تخلیه الکتریکی نوعی فرآیند تولید محسوب میشود که مواد را با استفاده از الکترود از مواد رسانا حذف میکند.
میتوان گفت این فرآیند مشابه فشار دادن فرم به داخل مواد نرم، روی قطعه کار توسط الکترود اثر منفی به جای میگذارد.
روند فیزیکی: در شکاف کوچک مابین قطعه کار و الکترود، تخلیه رخ میدهد.
در نتیجه مواد از طریق بخار یا ذوب شدن از بین میرود. اجرای این فرآیند نیازمند آن است که الکترود و قطعه کار در مایع دی الکتریک غوطه ور شوند. لذا میتوان گفت این روند پیچیدگی بیشتری دارد.
اساس EDM برپایه ایجاد جرقه های الکتریکی کنترل شده برای فرسایش مواد است. شکاف بین الکترود و قطعه کار به اندازه ضخامت موی انسان است. تخلیه تقریبا صدهزار بار در ثانیه اتفاق میافتد!
با نزدیک شدن الکترود به قطعه کار، در شکاف ما بین این دو میدان الکتریکی تا رسیدن به حجم خرابی افزایش مییابد.
مایعی که تخلیه در آن رخ میدهد بایستی رسانا یا دی الکتریک نباشد. چرا که تخلیه باعث گرم شدن مواد و ذوب شدن مقدار کمی از آن میشود. ماده اضافی با جریان ثابت مایع دی الکتریک از بین میرود.
این مایع برای خنک سازی در هنگام فعالیت ماشین کاری موثر است. همچنین برای کنترل جرقه ها ضروری است.
انواع مختلف ماشینکاری تخلیه الکتریکی
اسپارک(مته کاری EDM) یا Sinker EDM
فرآیندی که شرح داده شد از نوع مته کاری EDM است.
برای ایجاد اشکال پیچیده میتوان از این روش استفاده کرد. الکترودهای آن اغلب از گرافیت یا مس ساخته میشوند. این الکترودها قبل از کارگزاری در قطعه کار با تراش خوردن شکل میگیرند.
وایرکات (سیم EDM) یا Wire EDM
وایرکاتینگ به معنای استفاده از سیم نازک متراژ بالا از جنس برنج است که توسط قرقره تامین میشود و در یک مایع نارسانا درون یک مخزن قرار دارد.
برش صفحات ضخیم (تا قطر 30 سانتی متر) را میتوان با وایرکات انجام داد. از این نوع ماشینکاری برای ساخت سنبه، ماتریس، پلاستیک و ابزار با متریال بسیار سخت میتوان استفاده کرد.
سوپر دریل (سوراخکاری) یا Hole Drilling EDM
از این دستگاه ها برای ایجاد سوراخ های ریز و عمیق در قطعات فلزی استفاده میکنند. این دستگاه را میتوان نوع خاصی از دستگاه اسپارک دانست که فقط وظیفه ایجاد سوراخ را بر عهده دارد.
روش کار این دستگاه اینگونه است که یک مفتول فلزی (الکترود فلزی) به آرامی به قطعه کار نزدیک و جرقه های الکتریکی ایجاد میشود، همزمان جریان پیوسته مایع دی الکتریک در محل ایجاد جرقه، ذرات ریز و بخار شده فلز را شستشو میدهد.
توانایی این دستگاه در ایجاد سوراخ در سخت ترین فلزات، آن را به گزینه ایده آلی برای ایجاد سوراخ روی باله هواپیما، بلبرینگ ها، توربین ها و.. تبدیل کرده است.
در یک نگاه کلی میتوان مزایا دستگاه های تخلیه بار الکتریکی را به ترتیب زیر مشاهده کرد.
- تا زمانی که رسانا باشد میتواند روی هر ماده ای استفاده شود.
- نیروی مکانیکی کمی به قطعه کار وارد میشود.
- تولید رئوس شکننده آسان تر است.
- دسترسی به اشکال و عمق های غیر قابل دسترس را ممکن میکند.
- ایجاد گوشه هایداخلی تیز و شکاف های بسیار ریز
- تولید سطوح با ظرافت و دقت بالا
- امکان ماشین کاری قطعه های سخت مانند تیتانیوم یا کاربید تنگستن
- عدم هرگونه تغییر شکل احتمالی قطعه کار در حین ماشینکاری عملیات حرارتی
از معایب دستگاه های تخلیه بار الکتریکی نیز میتوان به موارد زیر اشاره کرد
- حجم کاری زیاد برای این روش مناسب نیست.
- مصرف بالای برق فرآیند الکترو گرمایی
- آسیب پذیری و فرسایش الکترودها
- نیاز به تولید الکترود با شکل صحیح قبل از ساخت قطعه کار
