مقاله ماشین کاری با تخلیه الکتریکی

تعداد صفحات: ۳۷ | قابل ویرایش

مقدمه

سرجوزف پرستیلی در سال ۱۷۶۸ برای اولین بار فرسایش فلز با تخلیه های جرقه ای  ( اسپارک ) را تجربه کرد . البته بیش از صد سال سپری شد تا از این اثر استفاده عملی شود .تخلیه الکتریکی برای تجزیه فلزات  مختلف برای تولید محلولهای کلوییدی و همچنین برای براده برداری  مته ، قلاویز و برقوی شکسته زیاد به کار می رفت .

امروزه فرسایش به جرقه به صورت اثری که در قطبهای پلاتین و الکترودهای شمع ماشین اتفاق می افتد شناخته می شود . جرقه با عبور از بین دو اتاصل الکتریکی باعث برداشته شدن مقدار کمی ماده از آنها میشود .

در سال ۱۹۴۳ دو روس به نامهای بی آر وان  . آی لازارنکو که سایش کنتاکتهای سویچ را  بررسی می کردند نتیجه گرفتند که از تخلیه جرقه میتوان برای ماشینکاری مواد جدیدی که شکل دهی  آنها با روشهای قبلی مشکل بود  استفاه کرد .این مشاهدات برای کشور آنها یکموضوع امیدبخش بود زیرا آنها به شدت کمبود الماس ماشینکاری این مواد را حس می کردند .

زمانی که بین دو اتصال الکتریکی جرقه ای زده میشود ، مقدار کمی ماده از هر یک از اتصالات برداشته میشود .با پر بردن به این واقعیت تلاشهایی در راستای مهار نمودن و کنترل انرژی جرقه برای به خدمت گرقتن آن در جهت اهدافی مفید نظیر ماشینکاری فلزات صورت گرفت . از این تلاش ها این نتبجه بدست آمد که به منظور دست یابی به یک ماشینکاری  موثر ، جرقه هایی کوتاه مدت وبا فرکانس بالا مورد نیاز هستند .

اصول کار EDM

EDM یک فرایند ترموالکتریکی است که در آن از انرژی حرارتی یک جرقه برای برداشت ماده از قطعه کار استفاده می شود . قطع کار و ابزار باید از مواد رسانای الکتریسیته ساخته شوند . یک جرقه بین دو الکترود ( ابزار و قطعه کار ) ایجاد می شود که محل آن جرقه را کمترین فاصله بین این دو الکترود تعیین می کند .مدن زمان هر جرقه بسیار کوتاه است .

زمان کلی هر سیکل معمولاٌ چند میکروثانیه (   )  است . فرکانس جرقه زدن ممکن است تا هزاران جرقه در ثانیه باشد .سطحی که تحت تأثیر یک جرقه قرار می گیرد ( یا شعاع جرقه ) نیز خیلی کوچک است . با این وجود ، دمای سطح زیرجرقه بسیار بالاست .

در نتیجه ، انرژی جرقه قادر است مقدار ماده را از روی سطح کوچکی از هر دو الکترود یعنی ابزار و قطع کار ، بطور  نسبی ذوب و تا اندازه ای تبخیر کند .برداشت ماده فرورفتگی هایی را که روی تمام سطح قطعه کار پخش شده اند از خود بجا می گذارد.

در نهایت حفره  ایجاد شده در قطعه کار تقریباٌ عکس یا برگردن ابزار است . برای داشتن حفره ماشینکاری شده ای که عکس ابزار باشد ، سایش ابزار باید صفر شود .برای به حداقل رساندن سایش ابزار ، پارامترهای عملیاتی و قطبیت باید به دقت انتخاب شوند .

منبع تغذیه

منبع تغذیه ، جریان متناوب ( AC ) را به جریان مستقیم ( DC ) پالسی تبدیل AC به DC  بکار برده می شود . کسری از توان DC  برای تولید یک سیگنال با موج مربعی به کمک یک نوسان ساز چند ارتعاشه دیجیتالی مصرف می شود .

این سیگنال ردیفی از ترانزیستورهای قدرتی را راه اندازی می کند که به عنوان کلیدهای پر سرعت برای کنترل جریان  توان DC باقیمانده عمل میکنند .این ترانزیستورها یک خروجی پرقدرت را برای تولید جرقه بین دو الکترود ایجاد می کنند .

برای یک ولتاژ ورودی داده شده ، یک جرقه فقط زمانی زده می شود که فاصله بین ابزار و قطعه کار از حد معینی تجاوز نکند . منبع تغذیه edm ، ولتاژ بین الکترود ها را حس می کند و سپس سیگنال های مناسب را به سیستم خودکار می فرستد تا مقدار فاصله مطلوب بین الکترودها را حفظ کند .

منبع تغذیه همچنین باید قادر به کنترل پارامترهایی نظیر ولتاژ ، جریان ، مدت زمان و فرکانس یک پالس ، چرخه کار (نسبت زمان روشن بودن به زمان پالس ) و قطبیت الکترود باشد . چرخه کار ( یا زمان کارکرد ) ، مقدار زمان مصرف انرژی  در طی هر پالس را کنترل می کند .

منابع تغذیه EDM همچنین به یک مدار محافظ قطع کننده مجهز شده اند تا به محض وقوع اتصال کوتاه بین الکترودها ، مدار قطع کننده برق را قطع کند .در اثر ولتاژ  و جریان بیش از حد نیز برق قطع می شود .

سیستم دی الکتریک

این سیستم شامل سیال دی الکتریک ، مخزن ، فیلترها ، پمپ و تجهیزات ارسال یا تغذیه دی الکتریک است .یک سیال دی الکتریک  خوب باید خصوصیات مشخصی داشته باشد ، یعنی باید :

۱ ) استحکام دی الکتریکی بالا داشته باشد . ( یعنی تا وقتی ولتاژ بین دو الکترود به ولتاژ شکست نرسیده از لحاظ الکتریکی نارسانا باقی بماند ) .

۲ ) به محض اینکه ولتاژ به ولتاژ  شکست رسید ، در کمترین زمان ممکن ( زمان تأخیر جرقه ) تجزیه شود یا بشکند .

۳ ) فاصله را فوراٌ بعد از اینکه جرقه  زده شد ، دی یونیزه ( یون زدایی ) کند .

۴ ) به عنوان یک محیط یا واسطه خنک کننده موثر عمل کند .

۵ )  درجه سیالیت یا روانی بالایی داشته باشد .

سیالاتی که عموماٌ به عنوان دی الکتریک استفاده می شوند ، روغن ترانس ،روغن پارفین ، نفت سفید ف روغن موتور و آب یون زدایی شده هستند . آب یون زدایی شده دارای MRR زیاد بوده و به عنوان یکواسطه خنک کننده موثر عمل می کند.

اما نرخ سایش الکترود را افزایش می دهد . علاوه بر این باعث خسارت خوردگی هم می شود . جهت غلبه بر این مشکل از مواد بازدارنده استفاده می شود . اما این مواد باعث افزایش هدایت الکتریکی تا حدی غیر قابل قبول می گردند.