Draadvonken:een glimp van de metaalindustrie in Taiwan

In de metaalverwerkende industrie staat elektrische ontladingsbewerking (EDM) ook bekend als draadvonken, vonkbewerking, vonkeroderen, branden, zinkvonken, draadverbranding of draaderosie. Dit is een fabricageproces waarbij gebruik wordt gemaakt van elektrische ontladingen die ervoor zorgen dat vonken de gewenste vorm van het werkstuk vormen, daarom wordt het in het Mandarijn ook wel vonkenbewerking genoemd.

Wat is een draadvonkproces?

Tijdens de bewerking worden ongewenste materialen door een reeks snel terugkerende stromen van het werkstuk verwijderd. In deze componenten wordt de ene elektrode een gereedschapselektrode genoemd en de andere elektrode een werkstukelektrode. Tijdens het gehele bewerkingsproces is er geen oppervlaktecontact tussen het gereedschap en het werkstuk.

Een korte geschiedenis van wire-cut EDM

Tegenwoordig zijn er veel soorten EDM. In deze sectie bespreken we een type dat veel wordt gebruikt bij de vervaardiging van huishoudelijke apparaten, filters, elektronische verbruiksartikelen en andere kleinere werkstukken. Aangezien een dergelijk proces een must is voor de productie van een breed scala aan producten van tegenwoordig, is draadvonken niet alleen van vitaal belang voor de westerse wereld, maar ook voor het Oosten. Taiwan is een land met ervaring in de metaalbewerkings- en maakindustrie. Er zijn firma's in Taiwan die zich toeleggen op het ontwerp en de bouw van draadvonkmachines, zodat Taiwan de capaciteit heeft om aan de vraag te voldoen en zelfs decennialang het voortouw neemt op dit gebied in Azië.

EDM-machines met draaduitsparing werden eind jaren zestig ontwikkeld, het doel is om gehard staal te gebruiken als materiaal om gereedschappen en mallen te maken. De vroegste numerieke besturing (NC) werktuigmachines werden uitgebreid van een geperforeerde verticale freesmachine. Aan het eind van de jaren zestig produceerde de Sovjet-Unie de eerste commerciële CNC-bewerkingsmachine in Rusland. Het was een door draad gesneden elektrische ontladingsmachine. Gedurende deze periode boekten de luchtvaart-, leger-, defensie- en auto-industrie vooruitgang in een positieve richting. De groep van David H. Dulebohn ontwikkelde in de jaren zestig werktuigmachines voor frezen en slijpen bij Andrew Engineering Company.

Later werden mastertekeningen geproduceerd door een computer numerieke besturing (CNC) plotter om de nauwkeurigheid en herhaalbaarheid te verbeteren. In de vroege jaren 1970, de productie van draadvonken EDM met behulp van CNC-plotters en optische lijnvolgertechnologie. Dulebohn gebruikte later deze CNC-plotter, die geprogrammeerd was en direct de werking van de EDM kon aansturen. De eerste CNC-EDM-machine werd daarom in 1976 geproduceerd.

Commerciële toepassingen van EDM

Door de technologische vooruitgang zijn de functies en toepassingen van commerciële draadvonken de afgelopen decennia sterk verbeterd. Bovendien wordt de invoersnelheid van de EDM verhoogd en kan de afwerking van het bewerkte oppervlak goed worden gecontroleerd.

Die-sink EDM

Een ander EDM-proces is zinkvonken. De geschiedenis gaat terug tot het einde van de Tweede Wereldoorlog in 1943. Twee Russische wetenschappers (B.R. Lazarenko en N.I. Lazarenko) kregen de opdracht om methoden te bestuderen om vonkeffecten door corrosie van elektrische wolfraamcontacten te voorkomen.

Hoewel ze deze taak niet hebben voltooid, hebben hun inspanningen bijgedragen aan deze technologie. In die tijd ontdekten ze wel dat wanneer de elektroden onder bepaalde omgevingscondities waren, de corrosie nauwkeuriger kon worden gecontroleerd, wat een grote inspiratiebron was voor later onderzoek.

De resultaten van deze onderzoeken brachten hen ertoe een machinale bewerkingsmethode met elektrische ontlading uit te vinden voor het verwerken van harde materialen zoals wolfraam. De naam van de Lazarenko-machine heet R-C-machine, wat het weerstand-capaciteitscircuit van het opladen van elektroden betekent.

Vooruitgang van EDM-machines wereldwijd

Daarnaast is er een Amerikaans onderzoeksteam bestaande uit Harold Stark, Victor Harding en Jack Beaver. Ze hebben met succes een EDM-machine ontwikkeld voor het verwijderen van afgebroken boren en tappen op aluminium gietstukken.

Dit verhoogde de bewerkingscapaciteit van de draadvonkmachines. Samen met de verbetering van de nauwkeurigheid is de algehele nauwkeurigheid van de draadvonkmachines sindsdien verbeterd.

Het Amerikaanse team gebruikte aanvankelijk zwakke elektrische etsgereedschappen voor de machine, maar de resultaten waren niet erg ideaal, dus stapten ze later over op deze methode. Daarna konden de machines van Stark, Harding en Beaver 60 vonken per seconde genereren, wat destijds een technologische doorbraak was.

Later gebruikten machines op basis van dit ontwerp vacuümbuiscircuits, die duizenden vonken per seconde mogelijk maakten, wat de snijsnelheid aanzienlijk verhoogde en een groot potentieel en productiviteit hadden. Dit markeert de grote sprong voorwaarts in de ontwikkeling van draadvonkmachines, aangezien draadvonkmachines vroeger meer op de ontwikkelingsfase leken, maar later werd de draadvonkmachine officieel in de industrie ingevoerd.

EDM vandaag

Tegenwoordig zijn draadvonken en de relevante technologie veelgebruikte metaalsnijtechnologieën die mensen hebben gebruikt om harde en complexe materialen te snijden. Het wordt het meest gebruikt in de matrijzenbouw en gereedschapsindustrie.

Bovendien is het een veelgebruikte methode geworden voor het produceren van prototypen en onderdelen, vooral in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en elektronica-industrie met een klein maar divers productiemodel.