Prezentare generală

Principiu

Figura 1 prezintă principiul EDM. Descărcările cu arc pulsat sunt generate cu lățimea interstițiului interelectrod de la micrometru până la zeci de micrometri într-o baie de lichid dielectric cum ar fi uleiul sau apa deionizată. Locația de descărcare este doar una pentru fiecare impuls, deoarece odată ce are loc străpungerea dielectrică într-o locație, temperatura crește până la 7.000 K în plasma arcului. Deoarece ionizarea în canalul de plasmă este accelerată odată cu creșterea temperaturii, conductivitatea electrică este ridicată, rezultând concentrarea de curent electric la punctul de descărcare. Fluxurile de căldură din coloana arcului astfel generate depășesc 10⁹ W/m² (pe baza ecuației 6) pe punctele anod și catod, generând un mic crater de descărcare pe ambele suprafețe datorită topirii și evaporării materialelor electrozilor. Materialele îndepărtate sunt răcite și resolidificate în lichidul dielectric, formând particule sferice de resturi care sunt îndepărtate din interstițiu cu ​​lichidul dielectric.

Următoarea tensiune de impuls nu trebuie aplicată în interstițiu până când temperatura de la punctul de descărcare anterior nu scade suficient pentru a recupera rigiditatea dielectrică, permițând ca următoarea descărcare să aibă loc într-un loc diferit. În acest fel, descărcările sunt dispersate pe suprafețele electrozilor; astfel forma electrodului sculei este copiată pe electrodul piesei de prelucrat.

Astfel, pentru a copia forma electrodului sculei pe piesa de prelucrat, este esențial de folosit descărcarea cu impulsuri pentru a randomiza locația de descărcare. Dacă descărcarea nu este amorsată intermitent, temperatura la locul de descărcare nu poate scădea; astfel, plasma rămâne în aceeași locație în care a fost generată pentru prima dată descărcarea, ducând la deteriorarea termică gravă a piesei de prelucrat.

EDM cu electrod masiv și EDM cu fir

Figura 2 prezintă configurația unei mașini de descărcare electrică cu electrod masiv (die sinking). Piesa de prelucrat poate fi formată fie prin replicarea unui electrod de sculă modelat (Fig. 3), fie prin mișcarea 3D a unui electrod simplu, ca la frezare (Fig. 4) sau o combinație a celor de mai sus. Materialul electrodului este în mod normal cupru sau grafit. Controlul numeric monitorizează condițiile de interstițiu (tensiune și curent) și controlează sincron diferitele axe și generatorul de impulsuri. Lichidul dielectric este filtrat pentru a îndepărta particulele de resturi și produșii de descompunere.

Figura 5 prezintă metoda de prelucrare cu descărcare electrică prin fir (WEDM). Formele complicate pot fi tăiate folosind un electrod de sârmă de 0,02–0,33 mm în diametru, ca o mașină de tăiat cu fir (Fig. 6). Electrodul de sârmă este de obicei un fir simplu de alamă sau fire acoperite, cum ar fi alamă acoperită cu zinc sau fire de oțel acoperite. Uneori, firele de wolfram sau molibden sunt folosite în cazul firelor subțiri. Deoarece orientarea firului poate fi modificată prin controlul poziției orizontale a ghidajului superior al firului în raport cu ghidajul inferior, toate tipurile de suprafețe riglate pot fi tăiate. Deoarece sunt utilizați curenți de descărcare cu o valoare de vârf ridicată pe o durată scurtă, curentul este furnizat atât prin periile de alimentare superioare, cât și inferioare pentru a obține o creștere rapidă a curentului de descărcare prin reducerea inductanței și pentru a evita ruperea firului din cauza încălzirii Joule. Sârma este tensionată pentru a reduce vibrația și deflexia, ceea ce ar deteriora precizia de tăiere.

În WEDM, apa este folosită cel mai adesea ca lichid dielectric, dar conductivitatea sa electrică specifică ar trebui redusă folosind rășini deionizante pentru a evita electroliza și pentru a menține tensiunea de gol ridicată. Utilizarea apei deionizate este preferabilă dielectricilor cu hidrocarburi, având în vedere rate mai mari de îndepărtare a materialului și siguranța la foc. Însă, un finisaj mai fin al suprafeței poate fi obținut cu dielectrici de hidrocarburi sub aceeași energie de descărcare. Spre deosebire de aceasta, dielectricii de hidrocarburi sunt în mod normal folosiți în EDM cu electrod masiv, deoarece rugozitatea suprafeței este mai bună și uzura electrodului sculei este mai mică în comparație cu apa deionizată.

Caracteristici și aplicații

Deoarece EDM este un proces termic, pot fi prelucrate chiar și materiale dure, cum ar fi oțelul călit, carbura cimentată și ceramica conductoare electric. EDM permite, de asemenea, prelucrarea formelor complicate. Deoarece electrodul sculei nu trebuie să se rotească pentru îndepărtarea materialului, cum ar fi frezarea sau șlefuirea, găurile cu colțuri ascuțite (Fig. 3) și contururi neregulate (Fig. 6) pot fi prelucrate fără dificultate. Forțele de reacție generate în interstițiul EDM sunt nesemnificative, ceea ce facilitează și prelucrarea pieselor subțiri și flexibile, a canelurilor și găurilor adânci (Fig. 3) și a micropieselor (Masaki 1993; Fig. 7) care sunt dificil de prelucrat prin frezare.

În general, acuratețea de prelucrare a EDM este foarte mare, de ordinul micrometrilor, iar rugozitatea suprafeței realizabilă este Rz 0,4 μm. Pe de altă parte, rata de îndepărtare a materialului EDM este scăzută în comparație cu alte procese de prelucrare. Prin urmare, EDM este de preferință utilizată în fabricarea matrițelor și formelor, găurirea duzelor pentru jet de combustibil și fabricarea de motoare aeronautice, unde trebuie prelucrate forme complicate în materiale dure și cu mare precizie.