Draadvonken: Essentiële gids voor processen, voordelen en toepassingen

“Draadvonken maakt gebruik van elektrisch geladen draad om zeer gedetailleerde onderdelen perfect vorm te geven met extreme precisie. Deze methode is uitzonderlijk voor materialen met hoge sterkte en nauwe toleranties.”

Elektro-erosie (EDM) is een microbewerkingsproces waarbij elektrische vonken materiaal van het werkstuk verwijderen. Dit proces staat ook wel bekend als vonkbewerking, omdat er vonken ontstaan ​​tussen twee elektroden tijdens het snijden en vormen van het metaal. Een van de soorten EDM-bewerking Dit wordt draad-EDM genoemd. Hierbij wordt een dunne metalen draad, meestal van messing of koper, gebruikt als gereedschapselektrode om door het metaal te snijden. De draad wordt doorgaans in een spiraalvorm gebruikt en de diameter kan variëren van 0.004 inch tot 0.10 mm tot 0.30 mm. De draad wordt continu tussen twee spoelen aangevoerd om het actieve gedeelte aan te vullen, zodat deze niet snel slijt. Gedemineraliseerd water wordt gebruikt om elektriciteit te geleiden en roestvorming te voorkomen. Doordat de draad langs een vooraf bepaalde baan beweegt, zorgt dit voor een zeer nauwkeurige contourbewerking of snede van het werkstuk.

Onderdelen van een draadvonkmachine

Draadvonken

Wire edm-technologie bestaat uit verschillende onderdelen die het mogelijk maken dat de machine materialen nauwkeurig snijdt. Hieronder staan ​​de kritische onderdelen van de machine:

1. CNC-gereedschappen 

CNC-gereedschappen worden meestal gebruikt om het hele EDM-bewerkingsproces te regelen. Deze gereedschappen bepalen de stroom van hoe de draad wordt geleid voor het snijden. Het type CNC-gereedschap dat wordt gebruikt, is omgekeerd evenredig met de bewerkingstijd en de fouttolerantie wordt een belangrijk probleem. 

2. Laboratoriumvoedingen 

De voedingseenheid genereert gewoonlijk elektrische pulsen van 100V tot 300V voor zowel de draadelektrode als het werkstuk. Het regelt de snelheid en grootte van de elektrische pulsen om hun contact te verbeteren.  

3. Draadelektroden

De draad is de elektrode die de elektrische ontlading produceert die nodig is voor het bewerken. De diameter van de draad varieert meestal van 0 tot 05 mm, en dit is afhankelijk van de vorm en dikte van het werkstuk dat wordt bewerkt. Veelgebruikte soorten draden zijn:

• Messing draden: Deze koper-zinklegeringen worden het meest gebruikt voor elektrische geleidbaarheid en worden messingdraden genoemd. De snijsnelheid van de draad neemt toe met de toename van het zinkgehalte, maar moet worden gecontroleerd omdat een hoog zinkgehalte de corrosiebestendigheid vermindert. 
• Verzinkte draden: Deze draden hebben een buitenste laag zink of zinkoxide, waardoor de bewerkingssnelheid toeneemt. 
• Diffusiegegloeide draden: Deze draden worden geproduceerd wanneer het zinkgehalte meer dan 40% bedraagt. Het geldt ook voor massaproductie omdat het de bewerkingseigenschappen van de draden op verschillende materialen verbetert. 

4. Diëlektrisch medium 

In het Wire EDM-proces werkt de diëlektrische vloeistof, normaal gesproken gedeïoniseerd water, in de tank. Het voorkomt ook afzettingen op de draadelektrode en koelt het proces, waardoor het werkstuk een gladde oppervlakteafwerking krijgt. 

5. Elektroden 

In een Wire EDM-machine fungeert de draad als kathode en het werkstuk als anode, waarbij de Wire EDM-machine-elektroden de draad en het werkstuk zijn. Een servomotor regelt de draadelektrode zodat deze het werkstuk niet raakt en zorgt voor een goede bewerkingskwaliteit.

Wat is draadvonken en hoe werkt het?

In de draadvonkproces, het materiaal wordt nauwkeurig gesneden en verwijderd van een werkstuk door elektrische ontladingen te genereren tussen een fijne draadelektrode en het geleidende materiaal. Laten we het proces opdelen in een paar stappen;

Materiaalverwijderingsproces: 

Wire EDM gebruikt elektrische vonken in de vorm van een dunne draadelektrode en een geleidend materiaal om materiaal van het werkstuk te verwijderen. De vonken slijten het materiaal weg, daarom is deze techniek geschikt voor stijve en geleidende materialen. 

Diëlektrische vloeistof

Het draadvonkproces gebruikt een niet-geleidende vloeistof die bekend staat als een diëlektricum. Deze vloeistof helpt de draad te isoleren van het werkstuk, zodat het er niet mee in contact komt en helpt ook om vuil te verwijderen om een ​​soepel en continu snijproces te garanderen. 

Het proces starten

Wire EDM begint met het maken van een klein gaatje of gleuf in het werkstuk vanaf de rand. De draad raakt het materiaal niet aan; de bewerking gebruikt elektrische vonken om het werkstuk vorm te geven. 

Draadbeweging en taps toelopen

EDM-draad kan in elke richting worden gevoerd tijdens de bewerking, waardoor het mogelijk is om taps toelopende vormen of verschillende diktes op verschillende oppervlakken te creëren. Deze flexibiliteit is noodzakelijk om de precisie van de productie van complexe onderdelen te garanderen. 

Snijden en afschuimen

EDM-draadsnijden kan in één of twee passages, afhankelijk van het type passage. De eerste passage is de ruwe passage, terwijl de tweede de afwerkingspass is. De draad plaatst het materiaal meestal in één veeg en verwijdert het overtollige stuk. Skimming helpt bij het vaststellen van de uiteindelijke afmetingen en contouren en het plannen van het oppervlak. 

Elektrische ontladingen en ionisatie

Er worden laagspanningspulselektrische ontladingen tussen de negatieve draadelektrode en het positieve werkstuk gebruikt. Dit leidt tot de beweging van de elektronen, waardoor een elektrische stroom ontstaat die het gedeïoniseerde water ioniseert, waardoor een plasmakanaal voor het snijden ontstaat. 

 Warmteopwekking

De elektrische stroom genereert temperaturen van ongeveer 10,000 °C en smelt en verdampt het materiaal dat de draad raakt. De diëlektrische vloeistof spoelt vervolgens het gesmolten materiaal weg en maakt een schone snede door het materiaal. 

Precisie en toleranties

Vanwege procesgevoeligheid kunnen lagere snelheden en vermogenstoenames leiden tot een fout van maximaal +/-0.0002 inch. De sneden kunnen nauwkeuriger zijn bij hogere snelheden, met toleranties van ongeveer +/-0.001 inch. 

Gerelateerd aan: Elektrische ontladingsbewerking: een essentiële beginnershandleiding

EDM versus draadvonken

EDM en Gesneden draad zijn niet-traditionele bewerkingsprocessen, maar ze werken anders en worden anders gebruikt.  

EDM opereert met een gereedschapselektrode, meestal van koper of grafiet, die wordt gebruikt om het materiaal van het werkstuk te snijden om de driedimensionale holtes te vormen. De elektrode wordt vervolgens bijgesneden tot het eindproduct en andere conventionele snij- en vormprocessen worden uitgevoerd. In het EDM-proces werkt de vonkelektrode ook door te pulseren, wat helpt om het werkgebied te koelen en te reinigen van vuil. EDM-nauwkeurigheid is daarom voornamelijk afhankelijk van de nauwkeurigheid van de elektrode die moet worden bewerkt. De kracht van deze methode ligt in het produceren van complexe vormen in mallen en spuitgietgereedschappen en is geschikt voor voorgeharde materialen. Deze mogelijkheid helpt om nabewerkingen en kosten te minimaliseren en voorkomt vervorming van geharde gereedschappen. 

De draadvonkmachine gebruikt een dunne en continu gevoede draad als elektrode en is geschikt voor tweedimensionaal snijden. De conventionele EDM is ideaal voor het maken van een 3D-holte, terwijl de Wire-Cut EDM ideaal is voor het maken van 2D-profielen. Het wordt veel gebruikt om extrusiegereedschappen en pons-/matrijzensets te maken. Dit proces is het meest bruikbaar waar een hoge mate van precisie nodig is, zoals in lucht- en ruimtevaart- of militaire toepassingen, en het kan ook goed presteren op stijve materialen met een hoge nauwkeurigheid.

Tabel: Vergelijkende analyse van draadsnijden versus EDM

Draadvonken versus zinkvonken 

In dit gedeelte worden de verschillen tussen zinkvonken en draadvonken besproken. 

Zink EDM

Zink EDM 

Sinker EDM Ram EDM of Die Sinking is een effectief proces voor het maken van holtes in een werkstuk. Bij deze methode wordt het gebruikte gereedschap of de gebruikte elektrode gemaakt van grafiet, koper of wolfraam en wordt opgebouwd in een positieve vorm van de te produceren holte. Het gereedschap wordt vervolgens langzaam in het werkstuk neergelaten, waarbij het materiaal wordt verwijderd om de holte te creëren. Tegelijkertijd wordt de vonkbrug constant gehouden. Sinker EDM wordt toegepast bij het vervaardigen van mallen, matrijzen en componenten met scherpe binnenhoeken en diepe ribben in harde materialen zoals gereedschapsstaal. Het proces is gunstig bij het produceren van ingewikkelde vormen die niet eenvoudig kunnen worden gegenereerd door conventionele bewerking. 

Draad EDM

Draad EDM 

Wire EDM of Wire Cutting is een proces waarbij een dunne draad wordt gebruikt als elektrode om harde materialen met hoge nauwkeurigheid te snijden. Bij Sinker EDM worden holtes gevormd, maar bij Wire EDM wordt er dwars door het werkstuk gesneden. De draad, meestal messing, wordt gevormd met behulp van computergestuurde diamantgeleiders die langs de X- en Y-as schuiven om het werkstuk te vormen zonder er daadwerkelijk mee in contact te komen. De diëlektrische vloeistof is gedeïoniseerd water, dat het proces koelt en geërodeerd materiaal verwijdert. Wire EDM is geschikt voor het maken van zeer nauwkeurige onderdelen, platen met grote dikte en componenten met fijne oppervlakteafwerkingsvereisten, zoals auto- en lucht- en ruimtevaartcomponenten, ponsen en extrusiematrijzen.

Hoe nauwkeurig is draadvonken?

Precisie draadvonkend bewerkt onderdeel

Draadvonkmachines zijn exacte machines en kunnen worden bediend met een nauwkeurigheid tot 0.0025 mm. Oppervlakteafwerkingen zijn zo fijn als 1.5 Ra, vooral bij gebruik van multi-pass technieken en bepaalde parameters. Terwijl de machine langs het snijpad beweegt, wordt een sleuf gecreëerd en continu, met een breedte die theoretisch gelijk is aan de draaddiameter plus tweemaal de vonkbrug. In de praktijk kan dit echter meer zijn vanwege de vonken die tussen de draad en het oppervlak van het werkstuk worden geproduceerd. De exacte sleufbreedte kan worden afgeleid uit de formules die door de machinefabrikant worden verstrekt en moet worden genoteerd op het moment van draadsnijden. 

Omdat Wire EDM een warmteproces is, is er een mogelijkheid dat er een warmte-beïnvloede zone en een hergoten laag op het werkstuk zit. Om de kwaliteit van het eindproduct te behouden, moet deze laag hergoten meestal worden verwijderd door andere secundaire processen. Wire EDM is echter het meest efficiënt wanneer de vorm van het werkstuk complex is en de maattolerantie klein is, wat erg moeilijk te bereiken is met andere conventionele bewerkingsmethoden.

Voor- en nadelen van draadvonken

Net als elke andere methode heeft EDM voor- en nadelen. Hieronder vindt u de voor- en nadelen van draadvonken. 

Voors: 

• Draadvonken is niet beperkt tot harde materialen. Het kan ook worden gebruikt op relatief zachtere materialen zonder dat de vorm ervan wordt vervormd, omdat de draadvonk het materiaal niet raakt. 
• Bij de meeste draadvonkmachines is het niet nodig om de draad opnieuw in te rijgen. Ze zijn zelfinvoerend, wat betekent dat u direct kunt doorgaan met snijden zodra de draad is gebroken en opnieuw is ingeregen. 
• Het kan ook vormen en patronen creëren die moeilijk te ontwikkelen zijn met conventionele methoden voor het verwijderen van materiaal. 
• Draadvonken levert bovendien een betere oppervlakteafwerking van de werkstukken op dan veel andere processen en is zeer nauwkeurig. 
• In tegenstelling tot conventionele machines hebben draadvonksystemen weinig opspanning nodig, waardoor ze eenvoudiger in te stellen zijn. 

nadelen:  

• Ondanks verbeterde technologieën zoals CNC en AWT die de productiesnelheid hebben verhoogd, is draadvonken relatief langzamer dan de andere bewerkingsmethoden. 
• Deze techniek is alleen toepasbaar op geleidend materiaal en daarom is het aantal toepassingen beperkt. 
• Wire EDM-machines zijn eenvoudig te bedienen, maar vereisen meer aandacht dan andere machines in dezelfde categorie. Ook kunnen de kosten van verbruiksartikelen hoog zijn en kan er meer bekwaam personeel nodig zijn om deze machines te bedienen.

Welke materialen kan een draadvonkmachine snijden?

Wire EDM-machines zijn zeer flexibel omdat ze kunnen worden gebruikt om complexe vormen en ontwerpen te maken op het materiaal van het werkstuk, met name in elektrisch geleidende materialen. Het is geschikt voor harde en zachte materialen en wordt daarom toegepast in verschillende sectoren, waaronder de textiel-, automobiel- en lucht- en ruimtevaartindustrie. Hier zijn enkele veelvoorkomende materialen die kunnen worden gesneden met een Wire EDM-machine:

Aluminium 

Aluminium wordt ook gekenmerkt door een hoge thermische en elektrische geleidbaarheid. Niettemin kan het snijden van aluminium met Wire EDM, vanwege de inherente zachtheid, een uitdaging zijn omdat het kan resulteren in een gomachtige toestand op het werkstuk na het bewerken. 

Titanium 

Wire EDM is met name geschikt voor het snijden van titanium, omdat het proces de kleverigheid van het materiaal kan aanpakken en de vorming van lange spanen kan beheersen. Het gebruikt gedeïoniseerd water als diëlektrisch medium, wat helpt bij het behouden van de warmte die tijdens het bewerkingsproces wordt geproduceerd. 

Staal 

Wire EDM wordt vaak gebruikt met staal, wat geschikter is dan CNC-bewerking. Echter, vanwege de hoge temperaturen die bij het proces betrokken zijn, moeten er verdere maatregelen worden genomen om de efficiëntie te verbeteren. 

Messing 

Messing, een materiaal met een hoge treksterkte, is relatief eenvoudig te snijden met Wire EDM. Omdat messing echter zachter is, moet de snijsnelheid worden verlaagd om problemen zoals hierboven beschreven te voorkomen. 

grafiet 

Grafiet is niet vriendelijk voor de meeste conventionele snijgereedschappen, maar wel vriendelijk voor het Wire EDM-proces. De draadelektrode is scherp om het uittrekken van deeltjes te minimaliseren; zo heeft het materiaal een schone doorsnede.  

Draadvonken en conventioneel vonken: een vergelijking

Een draadvonkmachine is een geavanceerde versie van traditionele vonkmachine. Het heeft een vergelijkbaar operationeel concept, maar verschilt op een aantal belangrijke punten: 

elektrode 

Wire EDM gebruikt een verhitte draad als elektrode, terwijl conventionele EDM-elektroden zijn gemaakt van zeer geleidende materialen zoals grafiet of koper. Deze elektroden zijn verkrijgbaar in verschillende vormen en maten, die de kwaliteit van de snede bepalen. Een ronde elektrode geeft bijvoorbeeld de beste oppervlakteafwerking en wordt gevolgd door vierkante, driehoekige en ruitvormige elektroden. De conventionele EDM-elektrode creëert een holte met een negatieve replica van het werkstuk op het elektrodeoppervlak.  

Bewerkingssnelheid 

Bij traditioneel EDM worden elektroden met verschillende geometrieën gebruikt; de elektroden moeten worden ontworpen en gemodelleerd vóór het bewerkingsproces, wat veel tijd kost. Aan de andere kant is Wire EDM direct klaar voor gebruik zodra de draad is ingebracht en daarom geschikt voor gebruik in toepassingen die zo snel mogelijk moeten worden voltooid. 

Nauwkeurigheid 

Vanwege de draadelektrode is draadvonken nauwkeuriger dan conventionele EDM, waardoor sneden van 0.004 inch mogelijk zijn. Deze precisie maakt draadvonken ideaal voor het maken van complexere vormen dan conventionele EDM voor minder gedetailleerde sneden.  

Toepassingen van draadvonken

Wire EDM is breed toepasbaar omdat het effectief is op ferro- en non-ferromaterialen en wordt gebruikt in veel industrieën. Het kan werken op zowel grote als kleine onderdelen, terwijl conventionele EDM geschikter is voor complexere en dikkere materialen, omdat de dikte van de draad in Wire EDM een probleem kan zijn. Wire EDM wordt gebruikt in bijna alle velden voor prototyping en kleinschalige tot grootschalige productie. Korte beschrijvingen van enkele belangrijke industrieën die profiteren van deze nauwkeurige bewerkingsmethode worden hieronder uitgelicht. 

Automotive Industry 

Auto-onderdelen zijn meestal onregelmatig van vorm en grootte en gemaakt van harde materialen. Draadvonken wordt in deze industrie gebruikt omdat het geen op kracht gebaseerde technologie is en de draadelektrode niet sterker hoeft te zijn dan het te snijden materiaal. Dit proces is optimaal voor het maken van gaten, holtes en andere kenmerken op auto-onderdelen, zoals bumpers, instrumentenpanelen en deuren. 

medische industrie 

Wire EDM wordt gebruikt in de medische industrie omdat complexe onderdelen met hoge tolerantie moeten worden geproduceerd. Deze precisie is belangrijk in alle takken van de geneeskunde, inclusief optometrie en tandheelkunde. De edm medisch Met machinale bewerking worden hoogwaardige medische producten vervaardigd, waaronder de kleine onderdelen van tandheelkundige implantaten en spuitonderdelen, zonder dat de sterkte van de metalen wordt aangetast. 

Luchtvaartindustrie 

Wire EDM is onmisbaar in de lucht- en ruimtevaart, omdat de onderdelen een hoge nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking nodig hebben. Deze methode wordt voornamelijk gebruikt bij het snijden van onderdelen die niet bestand zijn tegen hitte en spanning, wat kenmerkend is voor conventionele bewerking. Wire EDM wordt toegepast in de lucht- en ruimtevaartindustrie om onderdelen zoals motoren, turbinebladen en landingsgestelonderdelen te vervaardigen met een hoge betrouwbaarheid en nauwkeurigheid.

Gereedschaps- en matrijzenindustrie

Op maat gemaakte gereedschappen en matrijzen vormen een essentieel onderdeel van de productie van diverse industriële producten. Denk bijvoorbeeld aan matrijzen voor spuitgieten, smeden, injectievormen, stansen, extrusie en alle andere toepassingen. Draad-EDM (Electrical Discharge Machining) is hierbij cruciaal. De holtes in gereedschappen en matrijzen zijn complex om te ontwerpen en vereisen vaak ingewikkelde details. Draad-EDM helpt bij het repliceren van dunwandige patronen in gereedschappen en matrijzen.

Elektronische industrie

Het draadvonkproces speelt een integrale rol bij de productie van elektronische apparaten. Het produceert nauwsluitende gaten in printplaten (PCB's) en micro-elektronica, halfgeleideronderdelen en connectoren. Bovendien groeien de elektronische sectoren tegenwoordig snel. Zonnepanelen zijn een prominent voorbeeld van hun opkomst. Als gevolg hiervan creëert het dankzij de draadvonkmachine in dit opzicht microchips voor zonne-energie-omvormers.

Hoe werkt kleine-gat-vonktechniek?

De gat boren EDM is een subcategorie van EDM-technologie. Deze methode maakt gebruik van een kleine, buisvormige elektrode die een tolerantie van 0.010 inch kan hebben. De gebruikte elektroden zijn cilindrisch met een diameter van 0.25 mm tot 0.3 mm en worden rondgedraaid op een spindel die vergelijkbaar is met een boor van een gewone boor. Deze elektrode, ook wel EDM-boor genoemd, wordt elektrisch geladen door een servogestuurde generator die vonken genereert. 

Een op water gebaseerde diëlektrische vloeistof circuleert door en rond de roterende elektrode tijdens het EDM-bewerkings-gatboren. Deze vloeistof biedt een gecontroleerde omgeving waardoor de gegenereerde kleine vonken snel van de elektrode naar het werkstuk kunnen worden overgebracht. Wanneer de vonken het werkstuk raken, zorgen ze ervoor dat het oppervlak slijt en er kleine zakjes ontstaan. Geleidelijk voegen miljoenen van zulke kleine zakjes zich samen om de kleine, nauwkeurige gaten te vormen die nodig zijn in het ontwerp. 

De elektrodediameter en vermogensinstellingen regelen de gatgrootte goed, wat een hoge nauwkeurigheid garandeert. CNC ISO-codes identificeren de exacte positie en diepte van elk gat, waardoor fouten door de operator worden geëlimineerd. 

De EDM-machines bij de Proleaanse technologie platform zijn uitgerust met automatische elektrodewisselaars, die ononderbroken bewerking mogelijk maken en de efficiëntie en nauwkeurigheid verhogen. Neem nu contact met ons op voor meer informatie over onze draad EDM-diensten en vraag een offerte aan.