Obróbka elektroerozyjna metali

Ten rodzaj obróbki metali bazuje na wykorzystaniu zjawiska erozji elektrycznej, towarzyszącej wyładowaniu elektrycznemu między elektrodą roboczą maszyny a przedmiotem obrabianym. To właśnie dlatego określa się ją także mianem obróbki elektroerozyjnej EDM, co jest skrótem od Electrical Discharge Machining – w dosłownym tłumaczeniu oznacza to: „obróbka wyładowaniem elektrycznym”. Można więc z powodzeniem stosować ją do wszelkich materiałów o przewodności elektrycznej właściwej wynoszącej powyżej 10-2S/cm.

Obróbka elektroerozyjna sprawdza się zwłaszcza w przypadku materiałów trudnoskrawalnych, jak choćby węgliki spiekane czy utwardzone stale narzędziowe, które nieco gorzej poddają się skrawaniu ze względu na większą twardość. Do zalet technologii EDM należy także możliwość uzyskiwania bardzo skomplikowanych kształtów i wysoka dokładność wykonania. Obróbka elektroerozyjna jest również z powodzeniem stosowana do regeneracji narzędzi do obróbki plastycznej, np. form wtryskowych.

Obróbka elektroerozyjna EDM dzieli się na dwa podstawowe typy: drążenie wgłębne oraz cięcie elektroerozyjne. Różnią się one przede wszystkim stosowanym w nich rodzajem elektrody roboczej. Firma Sacher realizuje zlecenia wymagające wykorzystania obu tych odmian obróbki elektroerozyjnej.

Obróbka elektroerozyjna – na czym polega?

Obróbka elektroerozyjna EDM (z ang. Electrical Discharge Machining) to proces polegający na usuwaniu materiału z obrabianego przedmiotu. Odbywa się poprzez erozję elektryczną, która występuje w trakcie serii wyładowań elektrycznych następujących między erodą (roboczą elektrodą) oraz powierzchnią obrabianego przedmiotu zanurzonego w dielektryku. Podczas elektroerozji pomiędzy nimi nie ma powierzchni styku i nie występuje kontakt mechaniczny. Występuje natomiast szczelina o wielkości od 0,01 do 0,8 mm, w zależności od konkretnych warunków.

Elektroerozja odbywa się w efekcie wykorzystania energii elektrycznej w formie wyładowań w łuku elektrycznym bądź okresowych wyładowań iskrowych, które występują pomiędzy narzędziem a powierzchnią obrabianego przedmiotu. Wyładowania te zachodzą w dielektrycznym ośrodku roboczym. Możliwości obróbki są jednak ograniczone ze względu na to, że dielektryki nie przewodzą lub bardzo mało przewodzą prąd. Z tej przyczyny obróbka elektroiskrowa dotyczy tylko materiałów przewodzących prąd elektryczny. Podczas wyładowania elektrycznego powstaje kanał plazmowy, wokół którego pojawia się pęcherz gazowy powiększający swą średnicę. Następuje lokalny wzrost temperatury wynoszący ok. 13 725 stopni Celsjusza (14 000 K), który powoduje topienie i częściowe odparowanie ograniczonej objętości materiału.

Po zaniku wyładowania elektrycznego następuje spadek ciśnienia, w wyniku czego roztopiony materiał paruje. Gwałtowna zmiana ciśnienia może prowadzić do powstawania mikrowybuchów. Materiał płynny jest wyrzucany. Jego część krzepnie w powstałym kraterze, a część zastyga w postaci kulek. Zastygła substancja ma strukturę i właściwości różniące się od tych poprzedzających proces obróbki elektroerozyjnej. Następne wyładowania elektryczne pojawiają się w innych miejscach, cechujących się lepszymi warunkami do powstania kanału plazmowego, a w efekcie wyładowania.

Wydajność obróbki elektroerozyjnej

Ilość usuniętego materiału zależy od energii, jaka została wykorzystana w pojedynczym wyładowaniu. Im większa jest to energia, tym wyższa okazuje się wydajność obróbki, a także zwiększona chropowatość powierzchni. Ze względu na to, że wyładowania nigdy nie występują jednocześnie, niełatwo jest określić jednoznacznie, ile czasu potrwa obróbka elektroerozyjna CNC. Na wydajność tego procesu wpływa kilka czynników, m.in. moc, czas trwania impulsu, prąd i inne parametry pracy generatora impulsów, a także obrabiana powierzchnia czy materiał elektrody. Elementy te mają również znaczenie dla czasu trwania procesu obróbki, stanu warstwy wierzchniej oraz dokładności przeprowadzenia obróbki elektroerozyjnej.

Na jakość otrzymanej powierzchni duży wpływ wywiera natomiast parametr wartości energii pojedynczego impulsu wyładowania. Im wyższe wartości parametrów prądowych występują, tym większą chropowatością cechuje się dana powierzchnia. Większe wyładowania prowadzą bowiem do powstawania większych kraterów.

Obróbka elektroerozyjna CNC

Firma Sacher świadczy kompleksowe usługi z zakresu obróbki elektroerozyjnej CNC, czyli z wykorzystaniem specjalistycznych maszyn wyposażonych w mikrokomputery zintegrowane z częścią sterującą owych urządzeń. Cały proces obróbki jest sterowany komputerowo i nie wymaga ręcznej interwencji operatora. W efekcie proces obróbki jest znacznie wydajniejszy i skuteczniejszy niż obróbka realizowana konwencjonalnymi metodami.

Obróbka elektroerozyjna CNC gwarantuje znakomitą elastyczność całego procesu produkcyjnego, która przejawia się m.in. w łatwej możliwości wytwarzania różnych odmian przedmiotów. Technologia ta znacznie skraca również czas trwania procesu produkcyjnego, co przekłada się na oszczędności czasu, ale i materiału. W efekcie koszty wytwarzania i obróbki poszczególnych elementów ulegają optymalizacji. Proces przeprowadzany metodą CNC staje się bardziej ekonomiczny oraz wydajniejszy.

Obróbka elektroerozyjna – zastosowanie i zalety

Elektroerozja znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle. Proces ten umożliwia obróbkę bardzo twardych materiałów, w tym również tworzyw trudno obrabialnych, takich jak węgliki spiekane czy hartowane stale. Proces EDM jest polecany do zastosowań w matrycach i formach. Produkcja tych elementów musi być zrealizowana z niezwykłą precyzją ze względu na występowanie szczególnie wymagających punktów konstrukcyjnych, takich jak głębokie żebra, wąskie szczeliny, ostre wewnętrzne rogi czy inne skomplikowane kształty. Obróbka elektroerozyjna jest w takim przypadku niezastąpiona.

Ponadto zdolność obróbki EDM do osiągnięcia najwyższej dokładności, znakomitej integralności powierzchni i bardzo drobnego poziomu jej wykończenia eliminuje lub znacznie redukuje potrzebę polerowania oraz innych procesów wtórnych. Poza tym proces ten pozwala na wykonywanie bardzo złożonych kształtów i małych elementów, które byłyby trudne do wykonania przy użyciu innych metod i narzędzi. Elektroerozja umożliwia także uzyskanie znakomitego wykończenia powierzchni, świetnie wykończonych otworów stożkowych oraz otworów o bardzo małej średnicy.