Elektrodrążenie drutowe a wgłębne
Adobe Stock – warutTrudnoobrabialne materiały i konieczność uzyskania skomplikowanych kształtów, przy wysokiej precyzji, wymuszają stosowanie bardziej zaawansowanych technik obróbczych. Należy do nich m.in. obróbka elektroerozyjna, w ramach której najpopularniejsze są metody elektrodrążenia wgłębnego i drutowego.
- Na czym polega obróbka elektroerozyjna?
- Elektrodrążenie i podstawowe zalety tego procesu
- Elektrodrążenie drutowe (WEDM)
- Elektrodrążenie wgłębne (EDM)
Obróbka elektroerozyjna należy do stosunkowo młodych technik obróbczych, które jednak w ostatnich latach zyskują szybko na popularności. Wynika to z tego, że w wielu branżach pojawiają się nowe rodzaje materiałów, których obróbka przy zastosowaniu bardziej tradycyjnych metod jest albo niemożliwa, albo bardzo utrudniona.
Na czym polega elektrodrążenie?
Procesy obróbki elektroerozyjnej należą do metod ubytkowych obróbki materiałów. W procesie tym wykorzystywane jest zjawisko erozji elektrycznej, które następuje w następstwie wyładowania elektrycznego. Metodę tę można więc zastosować do niemal każdego materiału przewodzącego prąd, a więc zarówno do metali, jak i ich stopów, a także np. węglików czy grafitów.
Sam proces obróbczy polega na zbliżeniu narzędzia, które pełni rolę elektrody, do obrabianego detalu zanurzonego w dielektryku (np. wodzie dejonizowanej, odpowiednim oleju czy specjalnej odmianie nafty) i wywołaniu reakcji elektroerozyjnej. Pojawiające się między nimi napięcie powoduje powstanie pola elektrycznego i w efekcie prowadzi do rozgrzania do wysokiej temperatury (od kilku do nawet kilkudziesięciu tysięcy stopni Celsjusza) miejsca, w którym nastąpiło wyładowanie elektryczne. To wywołuje erozję powierzchni – obrabiany materiał ulega miejscowemu stopieniu i odparowaniu (pozostałości tego procesu usuwa się przez przepłukanie dielektrykiem).
Zalety elektrodrążenia
Wprawdzie przebieg procesu obróbki elektroerozyjnej jest dość skomplikowany, jednak uzyskane korzyści mogą być większe od poniesionych kosztów. Przede wszystkim obróbkę z wykorzystaniem elektrodrążenia można stosować w wielu obszarach, w których konwencjonalne metody będą niewystarczające. Jej zaletą jest także możliwość zastosowania do obróbki praktycznie każdego materiału, który przewodzi prąd, w tym materiałów o wysokiej twardości (np. stali hartowanej, węglików spiekanych, diamentu polikrystalicznego czy borazonu).
Ponieważ elektroerozję wywołuje się punktowo, technologia ta wyróżnia się także dużą precyzją obróbki detali. Możliwe jest uzyskanie dokładności na poziomie zaledwie kilku mikrometrów. Metodę tę stosuje się więc również w tych procesach, w których wymagane jest uzyskanie bardzo dokładnych i często bardzo skomplikowanych kształtów, z którymi tradycyjne technologie obróbki sobie nie poradzą.
Ponadto elektrodrążenie można stosować do obróbki trudno dostępnych fragmentów detalu (np. wąskich szczelin, głębokich otworów, wklęsłych kształtów lub elementów o niewielkim kącie). Efektem obróbki elektroerozyjnej jest także uzyskanie powierzchni o małej chropowatości.
Wreszcie technologia elektrodrążenia ma tę przewagę nad innymi metodami, że podczas procesu obróbki na obrabiany detal nie oddziałują siły skrawania (z którymi mamy do czynienia np. podczas frezowania czy toczenia). Tym samym nie ma ryzyka, że nastąpi naruszenie struktury danego elementu.
Powyższe zalety sprawiają, że procesy elektrodrążenia wykorzystuje się w wielu branżach, w których stosowane są twarde materiały, wobec których użycie tradycyjnych metod obróbki będzie niewystarczające lub nieuzasadnione ekonomicznie. Te branże to m.in. przemysł ciężki, lotniczy, kosmiczny, energetyczny i motoryzacyjny. Typowymi zastosowaniami elektrodrążenia są produkcja form wtryskowych i odlewniczych, wykrojników, matryc, łopatek turbin, narzędzi skrawających i tnących, a także ich regeneracja.
Elektrodrążenie drutowe
Jedną z dwóch podstawowych metod procesu obróbki elektroerozyjnej jest elektrodrążenie drutowe – WEDM (wire electrical discharge machining). W procesie tym używa się metalowej elektrody drutowej (najczęściej miedzianej, rzadziej z grafitu, miedziowolframu czy miedziografitu) o niewielkiej średnicy (0,1–0,3 mm, choć spotyka się również elektrody, których grubość ma tysięczne części milimetra).
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Technologia ta jest wykorzystywana przede wszystkim do bardzo precyzyjnego cięcia (wycinania i nacinania) oraz drążenia kształtów w materiałach o wysokiej twardości. Dzięki możliwości wprowadzenia elektrody pod odpowiednim kątem można uzyskać inne kształty obrabianego detalu w górnej i dolnej części. Zaletą tej metody jest także uzyskiwanie dużej gładkości powierzchni detalu – nawet przy bardzo skomplikowanych kształtach – która nie wymaga już żadnej obróbki wykończeniowej.
Metodę tę można wykorzystać do obróbki detali o prostej lub pochylonej powierzchni, a także do elementów, które mają różny profil na górze i dole.
Elektrodrążenie drutowe najczęściej wykorzystuje się do wytwarzania wykrojników, form wtryskowych, narzędzi do skrawania i cięcia, a także innych elementów specjalnego zastosowania, które wymagają zachowania ściśle określonych parametrów.
Elektrodrążenie wgłębne
Do elektrodrążenia wgłębnego EDM (electrical discharge machining) stosuje się elektrody kształtowe wykonane najczęściej z miedzi lub grafitu. Aby uzyskać odpowiedni kształt obrabianego przedmiotu, elektrody umieszcza się w specjalnie przygotowywanych metalowych oprawach, których kształt odpowiada drążonemu detalowi. Dlatego też wykonuje się je najczęściej na specjalne zamówienia.
Elektrodrążenie EDM służy przede wszystkim do obróbki skomplikowanych kształtów z materiałów trudnoskrawalnych, do których dostęp jest mocno utrudniony (a dla tradycyjnych narzędzi skrawających – wręcz niemożliwy).
Dzięki tej metodzie elektrodrążenia możliwa jest obróbka detali o skomplikowanych kształtach wklęsłych, a także o powierzchniach, które łączą się pod kątem ostrym. Dobrym przykładem może być wykonanie rowków wpustowych.
Po elektrodrążenie wgłębne najczęściej sięgają przedsiębiorstwa, które zajmują się wytwarzaniem części do maszyn lub innych skomplikowanych urządzeń wykonanych z trudnoskrawalnych materiałów. Ponadto metodę tę stosuje się także do wytwarzania matryc i stempli form wtryskowych i ciśnieniowych.
Obrabiarki elektroerozyjne
Do procesów elektrodrążenia i wykonywania wgłębień, otworów i innych skomplikowanych kształtów wykorzystuje się drążarki elektroiskrowe. Nowoczesne elektrodrążarki są zaawansowanymi maszynami CNC. Dzięki komputerowemu sterowaniu numerycznemu proces elektrodrążenia staje się jeszcze bardziej zautomatyzowany i dużo szybszy, a także elastyczny.
Detale, które uzyskuje się w efekcie elektrodrążenia, wyróżniają się większą precyzją i powtarzalnością. A to przekłada się na większą wydajność produkcji i wymierne oszczędności dla przedsiębiorstwa.
O Autorze
