مکانیک ساخت و تولید

این وبلاگ سعی در نمایش مطالب و مقالات و معرفي وبلاگها و سايتها در زمینه مهندسی مکانیک ساخت و تولید را دارد .

ماشینکاری به روش تخلیه الکتریکی(EDM)
ساعت ٧:٢۸ ‎ب.ظ روز سه‌شنبه ۱۸ امرداد ۱۳٩٠  کلمات کلیدی:

مکانیزم کنده شـــــــــــــــدن فـــــــلز

 منبـــــــــــــــــــع تغذیه

الکترودها

 سیال دی الکتریک

سرو مکانیزم

مزایای ماشینکاری به روش اسپارک

کیفیت سطح


مکانیزم کنده شـــــــــــــــدن فـــــــلز:
پالس های مربعی شکل DC توسط یک جریان مستقیم به دو سر قطعه کار و الکترود اعمال میشوند . در حالت ایده آل هر پالس یک جرقه تولید میکند . جرقه در محلی که مقاومت الکتریکی کمتر است تولید می شود . بر اثر جرقه ها کل سطح تقابل قطعه کار و الکترود خورده می شود . اساس تکنولوژی منابع تغذیه ماشین های اسپارک تولید امواج مربعی نسبت به زمان است . متغیرها , زمان قطع و وصل پالس و ماکزیمم جریان می باشد .
البته آنچه در عمل اتفاق می افتد پیچیده تر است . وقتی که الکترود از قطعه کار فاصله دارد ولتاژ برابر ولتاژ مدار باز , یعنی در حدود 100 ولت است . با نزدیک شدن الکترود به قطعه کار در محلی که کمترین فاصله وجود دارد دی الکتریک شروع به یونیزه شدن میکند . در نتیجه جریان ایجاد شده و افزایش می یابد و ولتاژ تا حدود 35 ولت کاهش می یابد . بدین ترتیب یک جرقه زده می شود . فـــــاصله الکترود و قطعه کار در محلی که جرقه زده میشود بین 01/0 تا 04/0 میلی متر است . با هر جرقه ای حفره کوچکی (هم در سطح الکترود و قطعه کار) از طریق ذوب و تبخیر مواد ایجاد می شود . زمان وصل پالس را می توان به زمان یونیزه شدن , زمان جرقه و زمان دی یونیزه شدن تقسیم کرد . زمان قطع پالس به ذرات اجازه می دهد توسط جریان دی الکتریک شسته شده و دور شوند و سیال یونیزه شده با سیال تازه جایگزین شود .
زمان قطع پالس باید از زمان دی یونیزه شدن بزرگتر باشد تا مانع تداوم جرقه در یک نقطه شود وضعیتی که به آرگ DC (چسبیدن الترود) گفته می شود .

یک ماشین تخلیه الکتریکی معمولا از قسمتهای زیر تشکیل میشود:
منبـــــــــــــــــــع تغذیه :
منابع تغذیه دستگاههای اسپارک از انواع خازنی-مقاومتی( RC ) و انواع لامپ های خلا به انواع ترانزیستوری که درحال حاضر از آنها استفاده می شود تکامل یافته اند . از منابع RC هنوز هم برای سوراخ کاری سوراخ های قطر پایین استفاده می شود . تمایل به استفاده از ترانزیستورهای MOSFET به دلیل توانایی سویچینگ سریع این نوع ترانزیستورها در قدرت های بالا گسترش می یابد . در منابع تغذیه پیشرفته امکان تنظیم مستقل زمان قطع و وصل پالس ها وجود دارد . محدوده این زمان ها عموما بین 2تا1000 میکرو ثانیه است . کل انرژی هر جرقه مجزا متناسب با حجم مکعب مستطیلی است که اضلاع آن زمان , جریان و ولتاژ است . البته منظور از زمان , زمان موثر یعنی زمان بعد از یونیزاسیون است . قطر حفره ایجاد شده تقریبا متناسب با جریان اعمال شده و عمق آن تقریبا متناسب با زمان وصل پالس است . نرخ ماشین کاری در یک منبع تغذیه 125 آمپری از تقریبا صفر در پرداخت تا حداکثر 410 میلیمتر مکعب بر دقیقه تغییر می کند . یک منبع تغذیه 400 آمپری می تواند تا 4350 میلی متر مکعب بر دقیقه ماشین کاری کند . باید توجه داشت که افزایش نرخ ماشین کاری ( با افزایش جریان ) خطی نیست . در یک منبع تغذیه استاندارد در آن واحد فقط یک جرقه ایجاد می شود . بنابراین افزایش تعداد الکترود ها باعث افزایش راندمان نمی شود . اصطلاح چند راهه است . چنین منبعی در واقع ترکیبی از چند منبع جریان کم در یک دستگاه است که امکان چندین جرقه همزمان در الکترودها را فراهم می کند ( در هر الکترود در آن واحد فقط یک جرقه ) .
با گسترش استفاده از منابع تغذیه solid state کاربرد پلاریته مثبت ( اتصال قطب مثبت منبع تغذیه به الکترود ) بیش از گذشته عمومیت یافته است . در بعضی از منابع تغذیه در فواصل معینی یک پالس معکوس ایجاد می شود تا حتی الامکان مانع چسبیدن الکترود و قطعه کار ( آرک DC ) شود مثلا به ازای هر 15 پالس معمولی یک پالس معکوس ایجاد می شود . منابع تغذیه بر حسب ظرفیت جریان از 10 تا 1000 آمپر طبقه بندی می شوند .
الکترودها :
میتوان ان را به ابزار برشی در ماشینهای ابزار تشبیه کرد.الکترودها عمدتا از :
- گرافیت
- مس
- آلیاژ مس تنگستن و نقره تنگستن
- مس گرافیت
- برنج
- فولاد
- تنگستن
ساخته میشوند و گرافیت پرکاربردترین انهاست.
برای انتخاب بهترین جنس الکترود و شرایط ماشین کاری , لازم است قیمت مواد , قیمت ساخت , مقدار سایش و هزینه تعمیر و اصلاح الکترود به دقت محاسبه شود .
سیال دی الکتریک :
مایع دی الکتریک هادی جرقه است و تحت ولتاژ اعمال شده باید یونیزه شود الکترود و قطعه کار توسط آن خنک می شوند , ذرات ریز حاصل از اسپارک را شسته و با خود می برد . دی الکتریک خوب باید ویسکوزیته پایین , نقطعه اشتعال بالا و قیمت کم داشته باشد .معمولا از روغن های معدنی رقیق برای این منظور استفاده میشود.
سرو مکانیزم:
اگر کلگی بدون کنترل به سمت پایین حرکت کند با قطعه کار برخورد کرده و بین آن وقطعه کار اتصال کوتاه ایجاد میشود . سرو سیستم کنترل حرکت کلگی مانع این امر شده و با مقایسه ولتاژ بین الکترود و قطعه کار با یک ولتاژ مرجع مانع نزدیکی بیش از حد این دو و ایجاد اتصال کوتاه میشود . اگر ولتاژ بین الکترود وقطعه کار بیش از ولتاژ مرجع باشد کلگی به سمت پایین میرود و اگر کمتر شود برمی گردد . محرک کلگی یک جک هیدرولیکی یا یک سرو موتور است . در حین اسپارک و با خورده شدن قطعه کار فاصله بین آن و الکترود زیاد می شود و بنابراین ولتاژ بین آنها افزایش می یابد . سیستم کنترل کلگی را آن قدر پایین می آورد تا این ولتاژ مساوی ولتاژ مرجع شود . بدین ترتیب در تمام طول ماشین کاری فاصله هوایی بین الکترود و سطح ماشین کاری شده قطعه کار ثابت باقی می ماند . وقتی الکترود تا عمق از پیش تنظیم شده در قطعه کار فرو رفت استپ دستگاه عمل کرده و کلگی را بیرون می کشد .
مزایای ماشینکاری به روش اسپارک:
- چون تماس بین قطعه کار و الکترود وجود ندارد ایجاد دیواره های نازک و اشکال ظریف امکان پذیر است .
- عموماً می توان قطعات با شکل پیچیده را ماشین کاری کرد .
- نرخ ماشین کاری وابسته به سختی قطعه کار نبوده و متناسب با نقطعه ذوب قطعه کار است . بنابراین موادی که قابلیت ماشین کاری کمی دارند مثل کاربیت های سمانته و فولادهای ابزاری ابکاری شده را میتوان ماشین کاری کرد .
- ماشین کاری بدون پلیسه است .
غالباً برای ساخت انواع قالب ها از اسپارک استفاده می شود . قالب های تزریق پلاستیک , قالبهای اکسترود , آهنگری و دایکاست فقط موارد محدودی از انواع قالبهای ساخته شده با این روش هستند . ضمنا از این روش مستقیماً در خط تولید استفاده می شود .
کیفیت سطح :
درجه مطلوب بودن سطح حاصل از اسپارک همواره عامل نگرانی بوده است . هر دو لایه حرارت دیده و ذوب شده تحت تنش کششی هستند . در لایه ذوب شده ممکن است ترک های مویی ظاهر شود و شروعی بر آسیب کلی قطعه کار باشند . سئوالی که باید جواب داد این است که آیا امکان انتشار ترک سطحی در کل حجم قطعه کار وجود دارد . و اگر لازم است آیا لایه برداشته شود چطور می توان این کار را انجام داد .
شات بلاست مقدار کمی از لایه ذوب شده را برداشته و استحکام خستگی را افزایش می دهد .
برای بهبود کل استحکام خستگی قطعه , هر دو لایه حرارت دیده و ذوب شده باید برداشته شوند . عام ترین روش انجام این کار پولیش و روش الکترومکانیکی است .

نمونه قطعات ساخته شده: