EDM-productie Begrepen: Precisie & Kracht in Materiaalverwijdering

EDM-productie in een Notendop

Elektrische ontladingsbewerking (EDM) is een niet-conventionele methode die gebruikt wordt om materiaal van een werkstuk te verwijderen met behulp van thermische energie. Het EDM-proces lijkt sterk op laser snijden, behalve dat het EDM-proces geen mechanische kracht vereist om de verwijdering uit te voeren. Dit is de primaire reden waarom EDM-productie als niet-traditioneel wordt beschouwd, omdat de processen niet noodzakelijk hoeven te worden vergezeld door snijgereedschappen. Het EDM-proces is zeer wijdverspreid, vooral in de gereedschaps- en vormgevingindustrie, omdat het de mogelijkheid heeft om moeilijk te bewerken materialen zoals titanium of andere onregelmatige en complex gevormde materialen te bewerken die moeilijk te frezen zijn.

De Opkomst van EDM

De geschiedenis van EDM-productie moet worden teruggetraced tot de jaren '50, toen een team van twee Russische wetenschappers de taak kreeg om manieren te vinden om wolfram te beschermen tegen erosie door vonkontlading. Dit leidde tot de uitvinding van de eerste elektrische ontladingsbewerkingsmachine (EDM) in 1943, capabel om materialen als wolfram te bewerken die moeilijk te bewerken zijn. Op hetzelfde moment ontwierp een Amerikaans team een ander EDM-model dat in staat was gebroken boortjes en tappen uit aluminiumgietwerk te verwijderen. Veel van de latere EDM-methoden waren gebaseerd op hun uitvindingen, en we verwijzen naar deze latere creaties als die-sink EDM.

In de jaren '60 begon de draaddraaiende elektrische ontladingsbewerking (wire EDM), met name gebruikt om stempels van gehard staal te maken, te bloeien. De stempenelektrode in wire EDM is eigenlijk een draad. De EDM-apparatuur op dit moment was in staat om erosie te voorkomen en de draad te laten breken. Numeriek gestuurde (NC) systemen werden in de jaren '70 voor het eerst geïmplementeerd in wire EDM, met de eerste NC-gebaseerde wire EDM machine gefabriceerd in 1967. De wire EDM evolueerde later naar computernumeriek gestuurde (CNC) modellen, capabel van meer automatisering en programmeerflexibiliteit. De eerste CNC wire EDM machine werd in 1976 gecreëerd.

Modern EDM Proces

Tijdens het draad-elektrische ontladingsbewerkingsproces wordt een metalen stuk in diëlectrische vloeistof geplaatst, en wordt een draad door het gedompte metalen stuk gevoerd. Een elektrische stroom wordt door het metalen werkstuk geleid om ontlading, of vonken, te creëren die de beoogde vorm zullen vormen uit het oorspronkelijke metalen stuk. Wanneer de elektroden elkaar naderen, groeit de intensiteit van het elektrische veld en versterkt de dielectrische vloeistof daarbij. Onder deze omstandigheden kan de stroom gemakkelijker tussen de twee elektroden passeren, waardoor de gewenste metalen vorm stap voor stap loskomt van het oorspronkelijke metalen stuk met elke vonk. Nadat de beoogde metalen vorm is gescheiden van het metalen stuk, kan het spoelproces worden uitgevoerd, dat de diëlectrische vloeistof gebruikt om het overbodige materiaal op de metalen vorm te verwijderen.

Typen EDM

Elektrische ontladingsbewerking (EDM) technologie is zo drastisch geëvolueerd dat het nu vertegenwoordigd kan worden door drie hoofdcategorieën: de wire EDM, sinker EDM, en EDM booren:

Wire EDM

Zoals we al kort aanhaakten, is wire EDM een meer geëvolueerde versie van de die-sinker EDM die een dunne draad als elektrode gebruikt. Traditionele toepassingen van wire EDM omvatten het maken van stempels, punches en inserts van harde metalen voor tooling (die/mould) toepassingen. De toepassingen van wire EDM hebben zich uitgebreid tot onderdeelproductie, die nu wijd wordt gebruikt in veel industrieën.

Sinker EDM

Let op dat sinker EDM nog steeds bestaat ondanks dat het een van de vroegste uitvindingen is. De moderne die-sinker EDM wordt voornamelijk gebruikt om complexe holtevormen in tooling-toepassingen te produceren, zoals plastic injectie mould systemen of metalen stampmaten, maar heeft ook toepassing gevonden in een wijd scala aan alternatieve productietoepassingen.

EDM Booren

Dit type elektrisch ontladingsbewerkingsproces omvat het gebruik van een kleine holle buiselektrode, meestal gemaakt van messing of koperlegeringen, om gaten in het werkstuk te erosioneren. Deze methode is meer een voorbereidend proces voor de wire EDM door startholes voor te bereiden. Door de jaren heen is het ontwikkeld om de mogelijkheid te hebben om kleine gaten te produceren, wat het de ideale elektrische ontladingsbewerkingsproces maakt voor nis-toepassingen zoals turbine motoronderdelen productie en medische apparaten.

Voordelen en Nadelen van EDM

Het primaire voordeel van het gebruik van EDM-machines is dat de kans op schade aan het metaal door vaste elektroden relatief (ten opzichte van andere bewerkingsoperaties) laag is dankzij de continue toelevering van draad. Bovendien, aangezien EDM-machines met hard materiaal kunnen werken (naamelijk wire EDM), zou een sub-machine voor thermische behandelingen niet noodzakelijk zijn, waardoor het oppervlak van de metalen vorm minder geneigd zou zijn om vervormd te raken door het ontbreken van warmtespanning op de metalen vorm. Als resultaat kunnen kleinere en meer gesofisticeerde metalen vormen met hoge nauwkeurigheid gemakkelijk bewerkt worden.

Echter, EDM-machines komen met bepaalde beperkingen. Bijvoorbeeld, mechanici die handig zijn in de bewerkingsmethode zijn niet gemakkelijk te vinden. Ook is de materiaalverwijderingssnelheid soms langzaam, ondanks de hoge nauwkeurheid. EDM-machines vormen ook potentiële gevaren gecorreleerd met het gebruik van olie-gebaseerde diëlectrica die gemakkelijk tot verbranding kunnen leiden als men niet voorzichtig is. En in het specifieke geval van een sinker EDM, kost het een aanzienlijke hoeveelheid tijd en kosten om elektroden te creëren. Bovendien hebben mechanici vaak moeite scherpe hoeken op het werkstuk te reproduceren vanwege elektrode slijtage. Hoewel stroomverbruik typisch hoog is tijdens elektrische ontladingsbewerkingsprocessen, kunnen extra kosten ontstaan, en excessieve overcut en gereedschapslijtage kunnen ook optreden tijdens bewerking.