Wat is EDM-bewerking? Materiaal, voordelen en toepassingen

"De materiaalverwijdering met EDM is vergelijkbaar met sort-circuit, precies hoe kortsluiting het materiaal verbrandt (erodeert). "

Electrical Discharge Machining (EDM) is een niet-conventionele productietechniek, waarbij gebruik wordt gemaakt van een elektrische boog om het materiaal te verwijderen. Vaker populair bij het bewerken van geleidend materiaal. EDM-bewerking gebruikt geen frezen, bits of soortgelijke snijgereedschappen, maar een elektrode is verantwoordelijk voor de bewerkingen. Door het werkstuk en de elektrode in een diëlektrische oplossing onder te dompelen en elektriciteit te leveren, ontstaat een elektrische ontlading. 

Dit type bewerking is gunstig voor complexe vormen en bewerkingen, vooral voor kleine afmetingen. De mogelijkheid tot nauwkeurige diepe gaten, microbewerking en ingewikkelde functies maken het zeer populair in verschillende industriële toepassingen.

In dit artikel zullen we bespreken wat is elektrische ontladingsbewerking in detail, inclusief de werkingsprincipes, voordelen en nadelen.

Inleiding tot EDM 

Alle soorten bewerkingsprocessen, vooral late of freesgereedschappen, zijn niet toegankelijk voor complexe geometrieën en kleine kenmerken. Bovendien kan de hardheid een uitdagende factor zijn bij het verwijderen van het materiaal en kan het ook snelle slijtage van het gereedschap veroorzaken. In dergelijke situaties kan EDM alle ontoegankelijke gebieden bereiken die conventionele bewerking niet kan bereiken. Het enige dat een materiaal nodig heeft om compatibel te zijn met EDM is de elektrische geleidbaarheid. 

Tijdens Electrical Discharge Machining (EDM) is er geen fysiek contact tussen het bewerkingsgereedschap en het werkstuk. Zowel het werkstuk als het gereedschap worden ondergedompeld in het diëlektrische medium met een specifieke opening. Vervolgens genereert de elektrische stroom op een hoogspanningsvoeding een boog met hoge temperatuur (tot wel 100 graden Celsius). 5700 K). Vervolgens erodeert de boog het materiaal van een werkstuk. Ondertussen beweegt de elektrode (gereedschap) langs de ontworpen bewerkingsgebieden 

Bovendien bepaalt de opening tussen het werkstuk en de elektrode in de diëlektrische vloeistof de materiaalverwijderingssnelheid en de algehele snelheid.

Hoe werkt EDM?

De basis EDM-wetenschap achter het werkingsmechanisme schuilt het gebruik van spanning tussen het gereedschap en het geleidende werkstuk ondergedompeld in een diëlektrisch medium, waardoor een boog ontstaat met intense thermische energie voor materiaalverwijdering. U kunt dit mechanisme begrijpen met een voorbeeld van een elektrische kortsluiting;

EDM-bewerkingsproces

De elektrode (snijgereedschap) is ontworpen volgens de vorm van de gewenste snede en holtes, die boven het werkstuk kan worden bevestigd of langs het werkstuk kan bewegen. De CNC-EDM-machine kan het pad en de snelheid regelen met vooraf geïnstructureerde G- en M-codes. 

Bovendien vat de onderstaande lijst de werking van EDM-bewerking samen;

• Elektrisch gevoed: De geleverde spanning (V) genereert het elektrische veld rond de elektrode en het werkstuk.

• Elektronenemissie: Vrije elektronen op het gereedschap worden uitgezonden als gevolg van elektrostatische krachten (koude emissie) en versnellen naar het werkstuk toe, waarbij ze energie en snelheid winnen. 

• Diëlektrische ionisatie: Versnelde elektronen botsen met de diëlektrische moleculen en creëren ionen.

• Plasmavorming: Hoge concentraties elektronen en ionen vormen een plasmakanaal met een hoge temperatuur als gevolg van herhaalde botsingen, die worden gevisualiseerd als een boog of vonk.

• Materiaalverwijdering: De elektrische energie wordt op het impactpunt omgezet in thermische energie (warmte). Vervolgens veroorzaakt intense plaatselijke hitte (>10,000°C) verdamping en smelten van het werkstukmateriaall.

• Kratervorming: Schokgolven creëren kraters op het werkstukoppervlak rond de vonkplaats. Hier zijn schokgolven verantwoordelijk voor materiële erosie.

Als u bovendien het stapsgewijze proces van EDM wilt leren, kunt u de EDM-gids hier.

EDM-bewerkingscomponenten

Een elektrische ontladingsbewerkingsopstelling omvat verschillende componenten, die elk rechtstreeks van invloed zijn op de EDM-precisie en kwaliteit van de bewerkte componenten. Hieronder volgen de gebruikelijke EDM-componenten;

• De elektrode of het snijgereedschap

Het is het hoofdbestanddeel dat het geleidende werkstuk vormt. De geometrie van de elektrode komt overeen met de geometrie van de vereiste snede, holte of patroon. Ze zijn doorgaans verkrijgbaar in de vorm van draad, staaf, buis en matrijs.

Een van de belangrijkste eisen aan elektrodemateriaal is het smeltpunt; het moet een hoger smeltpunt hebben dan het werkstukmateriaal. Ze zijn gemaakt van hooggeleidende materialen zoals grafiet, wolfraam en telluriumkoper. Bijgevolg moet het gereedschap ook dichter zijn om de bewerkingssnelheid te behouden.

• Diëlektrische oplossing

De diëlektricum in EDM blijft ongeleidend tot de doorslagspanning. Zodra het circuit de doorslagspanning bereikt, ioniseert het het gebied van de opening tussen de elektrode en het werkgedeelte. De diëlektrische vloeistof moet een hoge viscositeit, hoge flitssterkte, hoge diëlektrische sterkte en bevochtigingseigenschappen hebben. Enkele veel voorkomende diëlektrica voor de productie van EDM zijn gedestilleerd water, kerosine en tetraethylglycol.

• Stroombron en DC-pulsgenerator

Het bestaat uit gelijkrichters en een andere opstelling om de wisselstroombron om te zetten in gelijkstroom, die de benodigde spanning levert om een ​​elektrisch veld te creëren tussen het gereedschap en het werkstuk. De DC-pulsgenerator moduleert deze spanning en levert korte, gecontroleerde stroompulsen in plaats van een continue stroom. Deze gepulseerde aanpak voorkomt overmatige warmteontwikkeling en helpt bij het bereiken van een nauwkeurige materiaalverwijdering. Met deze generator kunt u ook de pulsduur, frequentie en intensiteit aanpassen.

• Werkende tank 

Het is waar diëlektrische vloeistof het werkstuk en de elektrode onderdompelt. De werktank bevat een werkstukhouder om het werkstuk vast te klemmen. Ondertussen kan de elektrode half of volledig ondergedompeld zijn, boven het werkstuk geplaatst. De gebruikelijke materialen die worden gebruikt om EDM-procestanks te maken zijn kunststoffen, composieten, roestvrij staal met coating, enz.

Bovendien is het bevestigd aan andere componenten, zoals een vloeistofcirculatiesysteem (diëlektrisch reservoir en pomp), een vuilverwijderingsfilter en een koelmechanisme. De circulatie van diëlektrische vloeistof in de opening is bijvoorbeeld essentieel om de ontladingen in stand te houden.

EDM-typen/technieken

Draad- en matrijsvonkerosie. Met dank aan: ResearchGate

Om verschillende kenmerken te creëren, kunt u een geschikte gebruiken soort EDM op basis van uw ontwerp en vereisten. Er zijn drie belangrijke benaderingen; Draad gesneden, Zink EDMen EDM-gatboren. 

Het draadvonken maakt gebruik van een dunne draadelektrode, terwijl het zinkloodvonken een elektrode gebruikt met de vorm van de vereiste holtes of insnijdingen. Dus het fundamentele verschil tussen Draadvonken versus zinkvonken is dat Wire EDM een doorlopende draad gebruikt om door materiaal te snijden, en zinkvonk EDM een op maat gemaakte elektrode gebruikt om holtes of gedetailleerde vormen te vormen. Verder, 

Tabel: Verschillende bewerkingstechnieken voor elektrische ontlading 

Veel voorkomende materialen die worden gebruikt bij EDM-bewerking

Zoals eerder gezegd zijn de geleidende materialen compatibel met EDM-bewerking. Het maakt de bewerking van verschillende metalen en legeringen mogelijk op basis van de gewenste eigenschappen en prestatie-eisen. Roestvrij staal, koper, titanium, aluminium, messing en zink zijn enkele veelvoorkomende voorbeelden. 

Materialen zoals titaniumlegeringen, gereedschapsstaal en nikkel-superlegeringen vormen een uitdaging om te bewerken met traditionele processen zoals CNC-draaibank- en freesbewerkingen. Met deze niet-afschuivingsbewerking kan echter elke harde legering worden verwerkt zonder dat dit ten koste gaat van de nauwkeurigheid. Kortom, het hoeft alleen maar elektrisch geleidend te zijn om een EDM-materiaal. 

Tabel: Materialen voor EDM-bewerking 

Voor- en nadelen van EDM

Wij hebben vermeld dat de EDM-technologie is flexibel met scherpe hoeken, dunne wanden, taps toelopende gaten, diepe sleuven, blinde gaten en complexe 3D-contouren. En het kan deze functies in micro-inch verwerken. Laten we nu wijzen op de Voor- en nadelen van EDM objectief.

Tabel: EDM-voordelen en -nadelen 

Toepassingen van elektrische ontladingsbewerking

EDM-bewerkte onderdelen 

EDM-productie heeft verschillende mogelijkheden die andere productieprocessen niet kunnen bieden, zoals het bewerken van geharde metalen, kleine gaten met een diameter <0.1 mm, miro-bewerking, diepe uitsparingen, precieze en onregelmatige holtes, complexe geometrische kenmerken, enz. Daarom heeft het talloze toepassingen in het hele land. industriële productie, van de automobielsector tot de medische sector en defensie.

Hieronder volgen de EDM-toepassingen in verschillende industrieën;

LUCHT- EN RUIMTEVAART 

De lucht- en ruimtevaartindustrie vereist hoge precisie en complexe geometrieën, vaak van harde metalen zoals titaniumlegeringen. EDM-bewerking kan met hoge precisie kleine onderdelen creëren, wat essentieel is voor de veiligheid en betrouwbaarheid in de lucht- en ruimtevaart.

Toepassingsvoorbeelden;

• Motoronderdelen
• Landingsgestel onderdelen 
• Casco beugels
• Spuitkoppen
• Hydraulische componenten
• Turbine blad

Automobielsector

De auto-industrie vertrouwt op elektrische ontladingsmachines vanwege nauwe toleranties en complexe onderdelen die lang meegaan, zoals richtsproeiers voor brandstofinjectoren die rechtstreeks van invloed zijn op de efficiëntie en prestaties van voertuigen.

Toepassingsvoorbeelden;

• Precisie tandwielen
• Dashboard, bumper en deur 
• AC-componenten
• Ventiel stoom
• Remklauwen
• Zuigers

Gereedschap en matrijzenbouw

EDM heeft talloze toepassingen in de gereedschaps- en matrijzenbouw. De precisie, microbewerking, diepe holtes en alle mogelijkheden die nodig zijn voor de productie van gereedschappen kunnen via dit proces worden bereikt. Het draadvonkproces is populairder in deze branche dan het Zink EDM.

• Mallen, armaturen en meters
• Persgereedschappen, extrusiematrijzen, smeedmatrijzen en stempelmatrijzen
• Spuitgietmatrijzen, inzetmatrijzen, 
• Sinteren sterft
• Vormgeven van hardmetaal of ander hard gereedschap

MEDISCHE

Een andere kritische toepassingssector van de EDM-productie is de medische industrie, waar precisie en microbewerking belangrijker zijn dan wat dan ook voor de patiëntveiligheid en nauwkeurige testresultaten. Naast precisie zorgt EDM voor fijne details, geen bramen, lange gaten, enz.

Hier zijn een aantal EDM medisch Toepassingsvoorbeelden;

• Tandheelkundige hulpmiddelen
• Kleine en gekartelde pincet 
• Chirurgische mesjes
• Nuro- en cardiovasculaire chirurgische instrumenten
• Componenten voor diagnoseapparatuur
• Aangepaste implantaten

Andere industrieën

Daarnaast maken andere industrieën zoals elektronica, telecommunicatie, defensie en energie ook gebruik van door EDM bewerkte onderdelen, bijvoorbeeld kernreactorcomponenten, halfgeleideronderdelen, raketcomponenten, enz.

EDM versus andere bewerkingsprocessen

Een belangrijk onderscheid is contactloze bewerking in vergelijking met afschuifsnijden of geavanceerde bewerkingsprocessen. Bovendien kan EDM kleinere en complexere kenmerken maken. EDM kan bijvoorbeeld gaten van minder dan 0.1 mm boren, en conventioneel boren niet.

• EDM versus frezen: EDM vormt harder materiaal tot complexe onderdelen, terwijl frezen beperkt is vanwege de toegankelijkheid van kleine en complexe onderdelen. Frezen is echter handiger als ingewikkelde microkenmerken niet vereist zijn.
• EDM versus lasersnijden: In plaats van elektrische ladingen maakt lasersnijden gebruik van gerichte laserstralen uit bronnen zoals CO2, Nd: YAG/Nd: YVO en fiberlaser.
• EDM versus plasmasnijden: Bij plasmasnijden wordt gebruik gemaakt van geïoniseerde gasstromen (plasma's) om het materiaal te verwijderen, terwijl EDM erodeert door elektrische ontladingen (bogen). Plasma is geschikt voor het snelsnijden van dikkere platen.

Heb ik strikte EDM-veiligheidsprotocollen nodig?

Ja! Veiligheid is een cruciaal aspect bij het bewerken van elektrische ontladingen om elk risico voor de operator en het proces te voorkomen. Regelmatig onderhoud, kalibratie en plaatsing van veiligheidsuitrusting en training kunnen dit alleen maar garanderen EDM-veiligheid.

• Draag veiligheidsuitrusting en wees u bewust van de gevolgen van de handelingen die u tijdens de operatie uitvoert.
• Zorg ervoor dat er geen brandbare materialen, vocht of geleidende voorwerpen in de buurt van het bewerkingsgebied zijn. 
• EDM is een proces met hoge temperaturen, dus wees veilig in contact met de elektrode en het werkstuk.
• Ken uw machine volledig en onderhoud hem in standaardconditie.
• Houd rekening met elektrische schokken 
• Kijk nooit met het blote oog naar de ontladingsboog

Toekomstige trends op het gebied van machinale ontlading

Nieuwe apparatuur, EDM-methoden, kwaliteitscontroleprocessen en andere mogelijkheden evolueren voortdurend naarmate de vraag naar nauwkeurigere en ingewikkeldere onderdelen in de bedrijfstakken groeit. Momenteel zijn numerieke computerbesturing, automatische feedback en aanpassing, AI-monitoring, geavanceerde software voor gereedschapspadoptimalisatie en andere technologieën populair in deze sector. 

Enkele mogelijke trends met betrekking tot  EDM-toekomst   zijn;

• Innovaties in materialen zoals nanogestructureerde elektroden en hybride AM-EDM-machines.
• Essentiële rol van 3D-printen bij de productie van aangepaste elektroden
• Adaptieve besturingssystemen en robotautomatisering
• Integratie van AI in gereedschapspadoptimalisatie en procesmonitoring.

Conclusie 

Over het algemeen is EDM-bewerking ideaal voor nauwkeurige afmetingen, microbewerking en harde materialen. Met het juiste elektrodemateriaal en diëlektrische vloeistof kunt u optimale bewerkingsresultaten bereiken. Bovendien maakt het het ook mogelijk om gedetailleerde en ingewikkelde geometrieën te maken die andere onderwijsbenaderingen een uitdaging vonden.

Bovendien heeft de expertise en bewerkingsmogelijkheden van de fabrikant ook invloed op de uiteindelijke kwaliteit van de EDM-toepassing. Bij ProleanTech beschikken we over geavanceerde zink- en matrijsvonkfaciliteiten om aan uw eisen en industrienormen te voldoen. Onze ingenieurs en operators hebben al 10 jaar ervaring met het werken aan diverse EDM-bewerkingsprojecten. 

Onze EDM-bewerkingsservice kan meer dan 50 metaal- en legeringssoorten verwerken. We hebben alle soorten EDM; gaten boren, zinklood en draadknipservice.  Kies uw techniek en materiaal, stuur ons vervolgens het EDM-ontwerp, wij nemen contact met u op met een offerte en verdere informatie over hoe we uw ontwerp kunnen uitvoeren.

Veelgestelde vragen

Wat is elektrische ontladingsbewerking?

Het is een precisiebewerkingsproces waarbij materiaal van een geleidend werkstuk wordt verwijderd met behulp van elektrische vonken, zonder fysieke aanraking. EDM is populair voor het bewerken van harde of delicate materialen.

Wat zijn de verschillen tussen traditionele en EDM-bewerking?

Traditionele bewerkingsprocessen zoals CNC-bewerking maken gebruik van roterende snijgereedschappen die het werkstuk continu aanvoeren om het vorm te geven. Aan de andere kant is er geen fysiek contact tussen het gereedschap en het werkstuk tijdens het bewerken met elektrische ontlading.

Wat wordt bedoeld met de kloof in EDM?

Een opening in EDM verwijst naar de afstand tussen het werkstukoppervlak en de elektrodepunt, beide ondergedompeld in het werkstuk. De elektrode kan echter soms maar half worden ondergedompeld. 

Kan EDM hard staal, titanium, incole en andere harde materialen bewerken?

Ja! EDM kan elk elektrisch geleidend en hard materiaal bewerken, inclusief inkomen, titanium en staal.

Kan EDM een gat met een diameter van 0.1 mm boren?

Ja! Draadvonken kan een gat boren met een diameter van 0.1 mm of zelfs minder.