Elektrische Ontladingsbewerking (EDM): De Ultieme Gids voor Precisie Metaalfabricage

Wat is Elektrische Ontladingsbewerking (EDM)?

Elektrische ontladingsbewerking (EDM) is een niet-traditioneel bewerkingsproces gebaseerd op het verwijderen van materiaal van een onderdeel door middel van een reeks herhaalde elektrische ontladingen tussen gereedschappen, genaamd elektroden, en het te bewerken deel in de aanwezigheid van een dielectrische vloeistof.

EDM, ook bekend als vonkbewerking, vonkerosie, stempelen, draadbranden of draaderosie, is een metaalfabricageproces waarbij een gewenste vorm wordt verkregen door gebruik te maken van elektrische ontladingen (vonken).

Materiaal wordt van het werkstuk verwijderd door een reeks snel terugkerende stroomontladingen tussen twee elektroden, gescheiden door een dielectrische vloeistof en onderworpen aan een elektrische spanning.

Eén van de elektroden heet de gereedschap-elektrode, of simpelweg het gereedschap of de elektrode, terwijl de andere de werkstuk-elektrode of werkstuk heet. Het proces hangt ervan af dat het gereedschap en het werkstuk geen fysiek contact maken.

Wanneer de spanning tussen de twee elektroden wordt verhoogd, wordt de intensiteit van het elektrische veld in het volume tussen de elektroden groter, wat een dielectrische doorbraak van de vloeistof veroorzaakt en een elektrische boog produceert.

Als gevolg hiervan wordt materiaal van de elektroden verwijderd. Zodra de stroom stopt (of wordt gestopt, afhankelijk van het type generator), wordt nieuwe dielectrische vloeistof in het inter-elektrodevolume gebracht, waardoor de vaste deeltjes (resten) weggevoerd worden en de isolerende eigenschappen van de dielectrische vloeistof worden hersteld.

Het toevoegen van nieuwe dielectrische vloeistof in het inter-elektrodevolume wordt meestal "flushing" genoemd. Na een stroomdoorlaat wordt de spanning tussen de elektroden hersteld naar wat het was voor de doorbraak, zodat een nieuwe dielectrische doorbraak kan plaatsvinden om de cyclus te herhalen.

Werking van EDM-machine

Elektrische Ontladingsbewerking (EDM) is een gecontroleerd metaalverwijderingsproces dat metaal verwijdert door middel van elektrische vonkerosie. In dit proces wordt een elektrische vonk gebruikt als het snijgereedschap om het werkstuk te snijden (eroosie) tot het gewenste eindvorm.

Het metaalverwijderingsproces wordt uitgevoerd door een pulserende (AAN/UIT) elektrische lading van hoge-frequente stroom door de elektrode naar het werkstuk toe te passen. Hierdoor worden erg kleine stukjes metaal van het werkstuk met een gecontroleerde snelheid verwijderd (geërodeerd).

EDM-proces

EDM-vonkerosie is hetzelfde als een elektrisch kortsluiting dat een klein gat in een stuk metaal brandt waar het contact mee maakt. Bij het EDM-proces moeten zowel het werkstukmateriaal als het elektrodemateriaal geleiders van elektriciteit zijn.

Het EDM-proces kan op twee verschillende manieren worden gebruikt:

• Een voorgevormde of gevormde elektrode (gereedschap), meestal gemaakt van grafiet of koper, wordt gevormd tot de vorm van de holte die het moet reproduceren. De gevormde elektrode wordt verticaal naar beneden gevoerd en de omgekeerde vorm van de elektrode wordt geërodeerd (gebrand) in het massive werkstuk.
• Een continu bewegende verticale draadelektrode, met de diameter van een kleine naald of minder, wordt door de computer bestuurd om een geprogrammeerd pad te volgen om een smalle gleuf door het werkstuk te eroderen of snijden om de vereiste vorm te produceren.

Types EDM-machines

1. Draad- of "Kaassnijder" EDM

Draad EDM-machine gebruikt een draadelektrode en CNC-beweging om de gewenste vorm of contour te produceren. Deze techniek verwijdert het geleidende materiaal met vonkerosie, wat het primaire principe van het EDM-proces is.

De draad loopt van een spoel door precisie draadgeleiders die in beweging worden gecontroleerd door de CNC. Gespoeld met dielectrisch (gedemineraliseerd water) om zowel de dunne draad te koelen als de geërodeerde deeltjes te verwijderen, kan een draad EDM worden gezien als een zeer nauwkeurige en accurate bandsaag.

2. Boor- of "Hole Popper" EDM

Deze EDM-machine wordt gebruikt om kleine gaten in een metaalstuk te maken. De machine gebruikt een geleidende buis als elektrode en een ononderbroken stroom van dielectrische vloeistof door en rond die elektrode om de verdampte metalen weg te spoelen.

De vermogen van de machine om nauwkeurige en precise gaten te boren, zelfs in harde en exotische materialen, blijft een van de vooruitstrevende ontwikkelingen in de fabricage-industrie.

3. RAM of Sinker EDM

Als de oudste vorm van EDM-bewerking, bestaat RAM EDM uit een speciaal gevormde elektrode die in een werkstuk wordt gedompeld om ingewikkelde sneden en blinde holtevormen te creëren.

Zoals de naam suggereert, bij Sinker EDM-machines worden zowel het werkstuk als de elektroden gedoopt in de dielectrische vloeistof (lichte en lage viscositeit oliën) en via de juiste generator voor de gewenste resultaten.

EDM in de Fabricage

Met zijn vermogen om nauwkeurige en unieke vormen te creëren, wordt EDM door veel industrieën in hun productieprocessen gebruikt. Hier zijn de meest voorkomende toepassingen:

• Stempelmaken: Stempels zijn gereedschappen gebruikt om materialen te snijden of vorm te geven tot een vast product. EDM wordt gebruikt om deze stempels te maken, ongeacht de grootte of complexiteit van de vorm.
• Maken van Gietvormen: Gietvormen zijn containers die vloeistof of stof transformeren in de vorm van de container. De afmetingen en diepte van een gietvorm worden bereikt met behulp van EDM.
• Klein Gat Boren: Zonder EDM zou boren van kleine gaten moeilijk zijn. EDM's vermogen om kleine vormen nauwkeurig te maken maakt het ideaal voor het boren van de exacte gatgrootte.
• Prototypeproductie: Het EDM-proces wordt het meest gebruikt door de gietvorm-, gereedschaps- en stempelindustrie, maar wordt een veelgebruikte methode voor het maken van prototypes en productieonderdelen, vooral in de luchtvaart-, auto- en elektronica-industrie waar productieaantallen relatief laag zijn.

Voordelen van EDM-machine

• Vermogen om complexe vormen te bewerken die anders moeilijk te produceren zijn met conventionele snijgereedschappen.
• Bewerking van extreem harde materialen tot zeer nauwe toleranties.
• Zeer kleine werkstukken kunnen bewerkt worden waar conventionele snijgereedschappen het deel kunnen beschadigen door overmatige snijddruk.
• Geen direct contact tussen gereedschap en werkstuk. Daarom kunnen delicaten en zwakke materialen zonder waarneembare vervorming bewerkt worden.
• Een goede oppervlakteafwerking kan verkregen worden; een zeer goede afwerking kan verkregen worden door redundante afwerkingspaden.
• Zeer fijn gaten kunnen bereikt worden.
• Getapte gaten kunnen geproduceerd worden.
• Interne contouren en binnenhoeken van pijpen of containers tot R .001″.

Nadelen van EDM-machine

• Moeilijkheid om expert bewerkers te vinden.
• Langezame materiaalverwijderingssnelheid.
• Potentiële brandgevaar verbonden met het gebruik van ontvlambare olie-gebaseerde dielectrica.
• Extra tijd en kosten voor het maken van elektroden voor ram/sinker EDM.
• Herproduceren van scherpe hoeken op het werkstuk is moeilijk door elektrodslijtage.
• Specifiek stroomverbruik is erg hoog.
• Stroomverbruik is hoog.
• "Overcut" ontstaat.
• Overmatige gereedschapslijstage treedt op tijdens bewerking.
• Elektrisch niet-geleidende materialen kunnen alleen bewerkt worden met specifieke opstelling van het proces.