Сравнение на ефективността при пробиване между EDM пробивна машина и обикновена пробивна машина

Принципи на работа: EDM пробиване срещу традиционно пробиване

Електротермично аблативно пробиване с EDM пробивна машина

EDM пробиването работи чрез използване на електрически разряд, за да разтопи и отстрани материала. По същество, инструмент от месинг или мед излъчва миниатюрни искри, които се нагряват и премахват проводими материали, без да ги докосва физически. Когато тези искри достигнат детайла, те създават малки области от изключително гореща плазма, които постепенно разяждат повърхността. За целия процес се изисква т.нар. диелектрична течност, която обикновено е специална вода или масло. Тази течност изпълнява три основни функции: отвежда остатъчните частици след машинната обработка, охлажда пространството между електродите и осигурява правилна изолация, така че искрите да не се разпространяват неконтролируемо. Тъй като при EDM не се прилага механично рязане, този метод няма да огъне или деформира чувствителни части с тънки стени. Основното предимство на този метод е, че може да пробива прецизни отвори дори в изключително твърди метали с твърдост над 60 HRC — нещо, с което обикновените режещи инструменти просто не могат да се справят.

Механизъм за механично рязане при обикновено пробиване

Традиционните методи за пробиване работят чрез въртене на режещи инструменти, които отрязват материали, като ръбовете им влизат в директен контакт. Когато тези инструменти докоснат материала, се генерира много топлина и триене, понякога достигайки над 600 градуса по Целзий при работа с неръждаема стомана. Поради тази интензивна топлина операторите трябва постоянно да прилагат режещи течности по време на процеса. Тези течности помагат за регулиране на температурата, забавят износването на инструмента и отстраняват метални стружки от работната зона. Въпреки това, има ограничения какво може да бъде обработено с конвенционално пробиване. Крехки материали или такива с твърдост над 45 HRC представляват особени предизвикателства. Инструментите често се чупят преждевременно, пукат напълно или изпитват бързо износване по режещите си ръбове при работа с толкова трудни материали.

Основни разлики в генерирането на топлина, контакт между инструмент и заготовка и употреба на енергия

Ерозията с електрически разряд концентрира енергията в микроскопични зони за разряд, като до 95% от топлината се отвежда чрез диелектрично измиване. За разлика от това, конвенционалното пробиване разпределя енергията по по-широки смачкващи равнини и губи 30–40% като околна топлина. Въпреки че ерозията с електрически разряд избягва огъване на инструмента и деформации, причинени от напрежение, времето за цикъл на отвор обикновено е по-дълго в сравнение с механичното пробиване.

Скорост и ефективност на пробиване при твърди и екзотични материали

Влияние на твърдостта на материала върху производителността на машината за ерозия с електрически разряд

Твърдостта на материалите не оказва голямо влияние върху ефективността на EDM пробиването в сравнение с традиционните методи, при които инструментите бързо се износват и деформират при работа с материали над 45 HRC. EDM премахва материала чрез искри, които го изпаряват, вместо да реже механично, така че работи с постоянна скорост и запазва точността дори при изключително твърди инструментални стомани (над 60 HRC), керамика и други труднообработваеми материали, които обикновените машини не могат да обработват. Най-важното в случая е топлопроводността. Материалите с ниска топлопроводност, като Inconel 718, задържат топлината около зоната на ерозията, което странно, но помага за по-бързо премахване на материала.

Сравнение на скоростите при титан, суперсплави и карбиди

EDM пробиването значително надминава конвенционалните методи при екзотични материали. Според данни от SME 2023, EDM постига пробиване с 2–4 инча по-бързо при титанов клас 5 в сравнение с механичните процеси:

Това предимство произлиза от имунитета на EDM към налягането на инструмента, вибрациите и твърдостта на обработвания детайл — фактори, директно разгледани в ISO 5755-2022 за спазване на допуснатите отклонения при отвори. Поради липсата на механично триене, консумацията на охлаждащата течност намалява с 40%, което допълнително подобрява експлоатационната ефективност.

Точност, качество на повърхнината и възможности за дълбоко пробиване с високо съотношение на аспекта

Постигане на допуски под 10 µm и отвори без заравни с EDM

Обработката с електрически разряд достига точност на ниво микрони, като често съхранява допуски под 10 микрона чрез прецизно контролирани термични ерозийни процеси. Тъй като материала всъщност се изпарява по един слой наведнъж, вместо да се реже физически, проблеми като заострени ръбове, микроскопични скъсвания или деформирани ръбове просто не възникват. Затова производителите използват EDM за особено важни части в авиационната и здравната индустрия. Помислете за инжекционни дюзи или отвори в хирургически инструменти, където дори най-малката размерна грешка може да доведе до повреда или риск за пациенти. Без цялото това рязане под налягане, EDM работи отлично и с изключително твърди материали. Той обработва стомани с твърдост над 60 HRC и крехки керамики, без да причинява пукнатини или отделяне на слоеве. Фирми отбелязват около 40 процента по-малко отпадъци при използване на EDM в сравнение с традиционни методи за пробиване, което с течение на времето води до реална икономия.

Характеристика на повърхностната грапавост (Ra): EDM (0,2–0,8 µm) срещу конвенционална (1,6–6,3 µm) при неръждаема стомана 17-4PH

При работа с неръждаема стомана 17-4PH, електроерозийната обработка (EDM) може да постигне повърхностна гладкост в диапазона от 0,2 до 0,8 микрометра Ra. Това е приблизително осем пъти по-гладко в сравнение с традиционните методи за свредлене, които обикновено са в интервала от 1,6 до 6,3 микрометра. Процесът на искрово разрушаване създава последователно гладки повърхности без досадни следи от инструмента, залепнали стружки или проблеми с топлинна деформация. Елементи, подложени на значително износване, като хидравлични клапани и лагерни корпуси, имат голяма полза от такава повърхностна обработка, тъй като тя намалява триенето и удължава живота на тези части преди да бъдат заменени. При разглеждане на реални приложения в различни индустрии, много производители установяват, че вече нямат нужда от допълнителни полирани стъпки след EDM обработката. Според няколко производствени доклада само това спестява от 25 до 35 процента от общото време за машинна обработка.

Изнасяне на инструмента, поддръжка и дългосрочна оперативна ефективност

Нулево механично износване при EDM пробойни машини спрямо бързо деградиране на инструментите при конвенционални свредла

При електроерозионно пробиване изобщо няма механично износване на инструмента, тъй като електродът всъщност не докосва заготовката. Вместо това, електродът се изхабява бавно и предвидимо чрез ерозия, когато прескачат искри. Това означава, че електродите за електроерозионно пробиване запазват размерната си стабилност в продължение на стотици операции. Добър пример е, че един електрод обикновено може да пробие около 500 отвора в трудни материали като Инконел, преди да се наложи подмяна. Стандартните карбидни свредла разказват различна история. Те обикновено трябва да се подменят след около 30 до 50 отвора в подобни материали, защото страдат от проблеми като износване по фланеца, образуване на кратери и отчупвания по ръба. Когато става въпрос за поддръжка, системите за електроерозионно пробиване основно изискват грижа за диелектричната течност и периодични корекции в позиционирането на електрода. Този подход намалява непредвидените прекъсвания с приблизително 40 до 60 процента в сравнение с традиционните методи, при които операторите постоянно сменят инструменти, преоформят върха, управляват охлаждащите течности и преустановяват шпинделите. Гледайки по-голямата картина, производителите постигат спестявания от около 30% в производствените разходи с течение на времето, според различни проучвания за ефективност в машинната обработка в рамките на индустрията.

ЧЗВ

Какво е основното предимство на електроерозийното пробиване в сравнение с конвенционалните методи за пробиване?

Основното предимство на електроерозийното пробиване е способността му точно да пробива твърди материали (над 60 HRC), без да създава механично напрежение или деформация на детайла, за разлика от конвенционалните методи.

Защо електроерозийното пробиване изисква диелектрична течност?

Диелектричната течност при електроерозийното пробиване е от съществено значение за отстраняване на отпадъчните частици, охлаждане на електродите и осигуряване на необходимата изолация за контролиране на електрическия разряд.

Как влияе електроерозийното пробиване върху качеството на повърхността в сравнение с конвенционалното пробиване?

Електроерозийното пробиване може да постигне значително по-гладки повърхности, често със стойности на Ra между 0,2 и 0,8 µm, докато качеството при конвенционалното пробиване обикновено е в диапазона от 1,6 до 6,3 µm.

Има ли механично износване при електроерозийното пробиване?

Не, EDM пробиването не включва механично износване, тъй като електродът не докосва физически заготовката, което води до по-дълъг живот на инструментите в сравнение с конвенционалното пробиване, при което се наблюдава бързо влошаване на инструмента.