কীভাবে ইডিএম স্পার্ক ইরোশন মেশিন হাই-প্রিসিশন মেটালওয়ার্কিং অর্জন করে

ইডিএম স্পার্ক ক্ষয় মেশিনের কার্যপ্রণালী

ইলেকট্রিক্যাল ডিসচার্জ মেশিনিং (ইডিএম) কী?

ইডিএম-এর অর্থ হল ইলেকট্রিক্যাল ডিসচার্জ মেশিনিং, যা বিদ্যুৎ পরিবাহী অংশ থেকে উপাদান অপসারণের জন্য একটি বিকল্প পদ্ধতি হিসাবে কাজ করে। সাধারণ কাটিং টুলের পরিবর্তে, ইডিএম মেশিনগুলি তামা, পিতল বা গ্রাফাইটের মতো উপকরণ দিয়ে তৈরি ইলেকট্রোডের উপর নির্ভর করে। এই ইলেকট্রোডগুলি খুব উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সিতে ক্ষুদ্র স্পার্ক তৈরি করে যা কাজের টুকরোটি ছুঁয়ে না গিয়েই তা কেটে নেয়। ইডিএম-এর এমন মূল্যবান দিক হল এটি খুব শক্ত জিনিসগুলি কাটতে পারে যেমন হার্ডেনড স্টিল এবং টাংস্টেন কার্বাইড, যেসব উপকরণ সাধারণ মেশিনিং পদ্ধতির পক্ষে খুব কঠিন হয়ে থাকে। এই চ্যালেঞ্জিং উপকরণগুলি দিয়ে কাজ করা দোকানগুলি প্রায়শই ইডিএম-এর দিকে ফিরে আসে যখন ঐতিহ্যবাহী পদ্ধতিগুলি কাজটি ঠিকভাবে করতে অক্ষম হয়।

স্পার্ক আরোসন প্রক্রিয়া: কীভাবে ইডিএম নির্ভুলতার সাথে উপাদান অপসারণ করে

ইডিএম স্পার্ক ক্ষয়কারী মেশিনগুলি কাজ করে ইলেকট্রোড এবং কার্যনির্মাণের মধ্যে একটি ভোল্টেজ পার্থক্য তৈরি করে যা একটি বিশেষ ডাই-ইলেকট্রিক তরলের মধ্যে থাকে। যখন তাদের মধ্যেকার দূরত্ব খুব কম হয়ে যায়, প্রায় 0.01 থেকে 0.05 মিলিমিটার, তখন তীব্র বৈদ্যুতিক স্ফুলিঙ্গ তৈরি হয়। এগুলি অত্যন্ত উচ্চ তাপমাত্রা তৈরি করে, কখনও কখনও 10,000 ডিগ্রি সেলসিয়াসের বেশি, যা যেখানে আঘাত করে সেখানে খুব ছোট ছোট অংশ গলে যায়। এটি আকর্ষণীয় যে ডাই-ইলেকট্রিক তরলটি এর পরে কীভাবে কাজ করে। এটি দ্রুত তাপমাত্রা কমিয়ে আনে এবং সমস্ত ক্ষুদ্র কণাগুলি প্রবাহিত করে দূরে সরিয়ে দেয় যা তাপের কারণে কাঠামোর বাকি অংশটি বিকৃত হওয়া থেকে রক্ষা করে। কিছু আধুনিক মেশিন প্রতি সেকেন্ডে প্রায় অর্ধেক লক্ষ স্ফুলিঙ্গ নিক্ষেপ করতে পারে! এই ধরনের গতি নির্মাতাদের ইস্পাত দিয়ে কাজ করার সময় প্রতি মিনিটে 10 থেকে 20 ঘন মিলিমিটার পরিমাণে উপাদান সরানোর অনুমতি দেয়, সেইসাথে প্রতি পাঁচ মাইক্রোমিটারের মধ্যে অত্যন্ত নির্ভুলতা বজায় রাখে।

অ-কনট্যাক্ট মেশিনিং: কেন EDM যান্ত্রিক চাপ এবং বিকৃতি প্রতিরোধ করে

EDM একটি ভিন্ন পদ্ধতিতে কাজ করে কারণ সরঞ্জাম এবং যে বস্তুটি কাজ করা হচ্ছে তার মধ্যে কোনও প্রকৃত স্পর্শ হয় না। এর মানে হল যে বাড়াবাড়ি কম্পন এবং পাশের দিকে বলগুলি যা পাতলা প্রাচীরগুলিকে বিকৃত করে বা তাপ চিকিত্সার ধাতুগুলিকে বিঘ্নিত করে সেগুলি ঘটে না। বিমানের অংশগুলির মতো জিনিসগুলির জন্য, বিশেষ করে টারবাইন ব্লেডের জন্য, এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। গত বছরের কিছু গবেষণায় পাওয়া গেছে যে EDM ব্যবহার করে নিয়মিত মিলিংয়ের পরিবর্তে প্রায় 9 টি ক্ষেত্রে 10 টি ক্ষেত্রে মেশিনিংয়ের পরে আকৃতির পরিবর্তন কমে যায়। চিকিৎসা সরঞ্জাম শিল্পটিও এটির সুবিধা গ্রহণ করে জটিল টাইটানিয়াম মেরুদন্ডের ইমপ্লান্ট তৈরি করার সময়। তারা এমন বিস্তারিত আকৃতিগুলি তৈরি করতে পারে যেখানে পরিমাপের ব্যতিক্রম কোনওদিকেই 3 মাইক্রনের বেশি হয় না, যা এই অংশগুলি যে পরিমাণ ক্ষুদ্র হওয়া প্রয়োজন তার তুলনায় বেশ চমৎকার।

EDM ধাতু কাজে মাইক্রন-স্তরের নির্ভুলতা

ইডিএম স্পার্ক ক্ষয় মেশিনগুলি নিয়ন্ত্রিত বৈদ্যুতিক স্ফুলিঙ্গের মাধ্যমে মাইক্রন-স্কেল নির্ভুলতা অর্জন করে, এবং শীর্ষস্থানীয় সিস্টেমগুলি সাধারণত ±2µm (±0.002মিমি) মাত্রার মধ্যে সহনশীলতা বজায় রাখে। এই নির্ভুলতা তিনটি সমন্বিত কারণের ফলাফল: যোগাযোগহীন উপাদান অপসারণ, প্রকৃত-সময়ে ইলেকট্রোড অবস্থান নিয়ন্ত্রণ এবং অপটিমাইজড ডাইলেকট্রিক তরল গতিবিদ্যা।

±2µm পর্যন্ত সহনশীলতা অর্জন

আধুনিক ওয়্যার ইডিএম সিস্টেমগুলি 50nm-রেজুলেশন লিনিয়ার স্কেলগুলির সাথে অ্যাডাপটিভ স্ফুলিঙ্গ ফাঁক মনিটরিং একত্রিত করে যেমন জ্বালানি ইঞ্জেক্টর নজল এবং মেডিকেল ইমপ্লান্ট গাইডগুলির মতো উপাদানগুলি মেশিন করে। চাপের অধীনে বিকৃত হওয়া কনভেনশনাল কাটিং টুলের বিপরীতে, ইডিএম-এর অ-যান্ত্রিক প্রক্রিয়া 60HRC টুল স্টিলের মধ্যেও ±2µm অবস্থানগত নির্ভুলতা বজায় রাখে।

ইডিএম-এ নির্ভুলতা এবং পুনরাবৃত্তিযোগ্যতাকে প্রভাবিত করা কারক

1. ইলেকট্রোড ক্ষয় ক্ষতিপূরণ - অটোমেটিক সিস্টেমগুলি প্রতি অপারেশনে 0.2-0.5% কপার ইলেকট্রোড ক্ষয়ের জন্য সমন্বয় করে
2. তাপীয় স্থিতিশীলতা - মেশিন ফ্রেমগুলি তাপীয় বৃদ্ধি প্রতিরোধের জন্য সক্রিয় শীতলীকরণের মাধ্যমে ±0.1°C বজায় রাখে
3. ডাইলেকট্রিক নিয়ন্ত্রণ - বহু-পর্যায় ফিল্ট্রেশন তরলের রোধ ক্ষমতা 5–10 MΩ·cm এর উপরে স্পার্ক শক্তি স্থিতিশীল রাখে

কেস স্টাডি: এয়ারোস্পেস কম্পোনেন্ট উত্পাদনে ±3µm টলারেন্স

2023 সালের একটি এয়ারোস্পেস টারবাইন প্রকল্পে নিকেল সুপারঅ্যালয়ে ±3µm প্রোফাইল সঠিকতার সাথে শীতলক চ্যানেল তৈরি করতে সিঙ্কার ইডিএম ব্যবহৃত হয়। প্রক্রিয়াটি লেজার কাটিংয়ের বিকল্পগুলির তুলনায় 48% দ্রুত গতিতে 0.08mm কোণের ব্যাসার্ধ অক্ষুণ্ণ রেখে 0.3mm পাতলা দেয়াল অংশ অক্ষুণ্ণ রাখে।

সঠিকতা বজায় রাখার জন্য ডাই-ইলেকট্রিক তরল এবং ইলেকট্রোড নিয়ন্ত্রণের ভূমিকা

উচ্চ-চাপ ডাই-ইলেকট্রিক ফ্লাশিং (12–15 bar) প্রতিটি স্পার্কের 0.3ms সময়ের মধ্যে মলিনতা অপসারণ করে, যা কাটের প্রস্থ বৃদ্ধির 5–8µm প্রতিরোধ করে। একই সাথে, 0.05µm-এর রেজোলিউশন সম্পন্ন লিনিয়ার মোটরগুলি তাপীয় প্রসারণের জন্য তারের টান (±0.01N) এবং খাওয়ানোর হার (0.05–6mm/min) সামঞ্জস্য করে 80+ ঘন্টার মেশিনিং চক্রের জন্য।

মাধ্যমিক অপারেশন ছাড়াই উন্নত পৃষ্ঠের সমাপ্তি

ইডিএম পৃষ্ঠের সমাপ্তি ক্ষমতা: Ra 0.1µm থেকে আয়নার মতো ফলাফল পর্যন্ত

ইডিএম-এ ব্যবহৃত স্পার্ক ক্ষয়কারী মেশিনগুলি Ra 0.1 মাইক্রন থেকে শুরু করে এমন পৃষ্ঠগুলি তৈরি করতে পারে যা আলোকে দর্পণের মতো প্রতিফলিত করে। এটিকে পারম্পরিক যন্ত্রের পদ্ধতি থেকে আলাদা করে তোলে এটি হল যে ঐতিহ্যগত পদ্ধতিগুলি টুলের ছাপ রেখে দেয়, যেখানে ইডিএম তাপের মাধ্যমে ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র গর্ত তৈরি করে পৃষ্ঠ তৈরি করে। Advanced Manufacturing দ্বারা গত বছর প্রকাশিত একটি প্রতিবেদন অনুযায়ী, বিমানের জন্য যন্ত্রাংশ তৈরি করা প্রায় 40 শতাংশ কোম্পানি ইডিএম এর মাধ্যমে প্রাপ্ত Ra ফিনিশের মান 3 মাইক্রনের নিচে পাওয়ার কারণে অতিরিক্ত ফিনিশিং কাজ বন্ধ করে দিয়েছে। এই ক্ষমতার কারণে অস্ত্রোপচারে ব্যবহৃত ইমপ্লান্ট বা লেন্সের ছাঁচ তৈরির ক্ষেত্রে অনেক প্রস্তুতকারক ইডিএম কে বিশেষভাবে কার্যকর মনে করেন কারণ ক্ষুদ্রতম পৃষ্ঠের ত্রুটি চূড়ান্ত পণ্যের কার্যকারিতা প্রভাবিত করতে পারে।

পোস্ট-প্রসেসিং এবং পলিশিংয়ের প্রয়োজন দূর করা

প্রাথমিক মেশিনিং পর্যায়ে চূড়ান্ত পৃষ্ঠের গুণমান অর্জন করে ইডিএম কাজের ধাপগুলি এবং উপকরণের অপচয় হ্রাস করে। উদাহরণস্বরূপ:

• কোনও হাতে প্রলেপ দেওয়ার প্রয়োজন নেই কঠিন সরঞ্জাম ইস্পাতের 95% ছাঁচের জন্য প্রয়োজন (শিল্প মান অনুযায়ী)
• অতিরিক্ত প্রলেপ দেওয়ার শূন্য ঝুঁকি পাতলা দেয়াল বা সূক্ষ্ম ধারগুলির মতো বৈশিষ্ট্য
  এই দক্ষতা উপার্জন টাংস্টেন কার্বাইডের মতো উচ্চ-মূল্যবান উপকরণগুলির জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে দ্বিতীয় পর্যায়ের কাজ প্রতি অংশে খরচ বাড়িয়ে দেয় পর্যন্ত প্রতি অংশে 240 ডলার (জার্নাল অফ ম্যানুফ্যাকচারিং সিস্টেমস, 2022)।

উৎপাদনে কাটিং গতি এবং পৃষ্ঠের গুণমানের ভারসাম্য রক্ষা

প্রকল্পের প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য অপারেটররা ইডিএম প্যারামিটারগুলি অপটিমাইজ করেন:

এই নমনীয়তা উৎপাদনকারীদের কাঁচা পর্যায়ে গতি অগ্রাধিকার দিতে সক্ষম করে কিন্তু গুরুত্বপূর্ণ পৃষ্ঠের জন্য ধীরে ধীরে চার্জ ছেড়ে দেয়—এমন একটি কৌশল যা প্রমাণ করা হয়েছে যে মোট চক্র সময় কমাতে সাহায্য করে 18–22% উৎপাদন পরিবেশে।

বার-ফ্রি এবং স্ট্রেস-ফ্রি মেশিনিং: EDM-এর প্রধান সুবিধাসমূহ

ইডিএম স্পার্ক ক্ষয় মেশিনটি নিয়ন্ত্রিত বৈদ্যুতিক স্ফুলিঙ্গের মাধ্যমে যান্ত্রিক চাপ ছাড়াই সূক্ষ্ম ধাতু কাজ অর্জন করে। এই নন-কনট্যাক্ট পদ্ধতি অংশগুলির অখণ্ডতা বজায় রেখে বিকৃতি প্রতিরোধ করে, যা মিশন-সমালোচনামূলক উপাদানগুলির জন্য অপরিহার্য করে তোলে।

কীভাবে ইডিএম পোস্ট-প্রসেসিং প্রয়োজনীয়তা হ্রাস বা অপসারণ করে

ইডিএম-এর নন-কনট্যাক্ট উপাদান অপসারণ পদ্ধতি ধাতুকে কাটার পরিবর্তে বাষ্পীভূত করে বার্র গঠন প্রতিরোধ করে। ডাইলেকট্রিক তরল ক্ষয়ীভূত কণাগুলি ধুয়ে ফেলে, 0.4µm Ra পর্যন্ত মসৃণ পৃষ্ঠের সমাপ্তি তৈরি করে—যা প্রায়শই পলিশ ছাড়াই চূড়ান্ত স্পেসিফিকেশন পূরণ করে। এটি রেখাচিত্রমূলক মেশিনিং কাজের প্রবাহে 15–30% সময় যোগ করা গ্রাইন্ডিং এবং ডেবারিং পর্যায়গুলি অপসারণ করে।

কোনও বার্র নেই, কোনও ওয়ার্পিং নেই, কোনও সরঞ্জাম পরিধান নেই – ইডিএম সুবিধা

সরঞ্জাম-কাজের নমুনা সংস্পর্শ ছাড়াই, ইডিএম এড়ায়:

• টুল পরিধান : কঠিন উপকরণে ইলেকট্রোডগুলি মিলিং কাটারের চেয়ে 10 গুণ বেশি স্থায়ী
• তাপীয় বিকৃতি : 0.1J এর নিচে স্ফুলিঙ্গ শক্তি তাপ-প্রভাবিত অঞ্চলগুলি প্রতিরোধ করে
• যান্ত্রিক চাপ : 0.2 মিমি পুরুত্ব পর্যন্ত ক্ষীণ বৈশিষ্ট্যগুলি অক্ষত থাকে

এই কারণে এইচডিএম ক্ষুদ্র ত্রুটিগুলি অগ্রহণযোগ্য যেখানে বিমান জ্বালানী নোজেল এবং চিকিত্সা রোগীদের জন্য আদর্শ।

ধীর উপকরণ অপসারণ হার সত্ত্বেও দীর্ঘমেয়াদী দক্ষতা

যখন এইচডিএম মিলিংয়ের তুলনায় উপকরণ অপসারণ করে (2-8 মিমি³/মিনিট বনাম 30-100 মিমি³/মিনিট), এটি নিম্নলিখিতগুলির মাধ্যমে ভাল মোট দক্ষতা অর্জন করে:

এই সুবিধাগুলি কাটিয়া গতি ধীর হওয়া অফসেট করে, বিশেষ করে শক্ত সরঞ্জাম ইস্পাত এবং টাংস্টেন কার্বাইড অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে।

কঠিন উপকরণ এবং জটিল জ্যামিতির জন্য এইচডিএম

শক্ত ইস্পাত, টাংস্টেন এবং কার্বাইড মেশিনিংয়ে সহজতা

ইডিএম-এ ব্যবহৃত স্পার্ক ক্ষয়কারী মেশিনগুলি HRC70 এর চেয়ে বেশি কঠিন উপকরণগুলির সাথে কাজ করার জন্য খুব ভাল। এগুলি কঠিন টুল স্টিল, টাংস্টেন মিশ্র ধাতু এবং সেইসব কঠিন কার্বাইড উপকরণগুলি পরিচালনা করতে পারে যা সাধারণ সরঞ্জামগুলি কাটতে পারে না। প্রচলিত মেশিনিং পদ্ধতিগুলি প্রায়শই এই চরম কঠিনতার মুখোমুখি হলে সমস্যায় পড়ে কারণ সরঞ্জামগুলি দ্রুত ক্ষয়প্রাপ্ত হয় অথবা প্রক্রিয়াকরণের সময় কাজের অংশটি বিকৃত হয়ে যায়। ইডিএম-এর পার্থক্য হল এটি শারীরিক চাপ প্রয়োগ করার পরিবর্তে তাপের মাধ্যমে কাজ করে। মেশিনটি মূলত উপকরণটিকে গলিয়ে দেয় এবং সরাসরি স্পর্শ ছাড়াই কাজ করে। যেহেতু কোনও স্পর্শ জড়িত নয়, প্রস্তুতকারকরা বিমান প্রযুক্তির টারবাইন ব্লেড এবং কার্বাইড ইনসার্টগুলিতে জটিল আকৃতি কাটতে পারেন যাতে উপকরণটির কাঠামোগত বৈশিষ্ট্যগুলি ক্ষতিগ্রস্ত না হয়। যেখানে নির্ভুলতা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ এমন শিল্পগুলিতে এটি বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠেছে।

আনুষ্ঠানিক পদ্ধতির দ্বারা অর্জন করা অসম্ভব জটিল কক্ষ এবং রূপরেখা তৈরি করা

প্রযুক্তিটি মিলিং বা টার্নিংয়ের সাহায্যে অর্জন করা অসম্ভব এমন জ্যামিতিক আকৃতি অর্জন করে, যেমন কুলিং চ্যানেলগুলিতে 50:1 গভীরতা-প্রস্থ অনুপাত বা মাইক্রোফ্লুইডিক ডিভাইসগুলিতে ±3㎛-টাইট ব্যাসার্ধ। 2023 সালে অ্যাডভান্সড ম্যানুফ্যাকচারিং ইনস্টিটিউট কর্তৃক করা একটি অধ্যয়নে দেখা গেছে যে ঈডিএম (EDM) 0.05মিমি ক্রস-হোলসযুক্ত জ্বালানি ইঞ্জেক্টর নজলগুলি উত্পাদনের সময় 18% পর্যন্ত খুচরা হার হ্রাস করেছে। এর প্রোগ্রামযোগ্য ইলেক্ট্রোড পথগুলি অনুমতি দেয়:

• প্লাস্টিকের ইঞ্জেকশন মোল্ডের জন্য ত্রিমাত্রিক স্পাইরাল কোঠর
• মেডিকেল ইমপ্লান্টগুলিতে আন্ডারকাট এবং তীক্ষ্ণ অভ্যন্তরীণ কোণ
• ঘড়ির উপাদানগুলিতে 50㎛-এর নিচে মাইক্রো বৈশিষ্ট্য

মোল্ড এবং ডাই ম্যানুফ্যাকচারিং শিল্পে ব্যবহারের ক্ষেত্রে বৃদ্ধি

আজকাল প্রিসিজন ছাঁচ তৈরিতে কাজ করে এমন লোকদের দুই তৃতীয়াংশের বেশি জটিল কোর পিন এবং ইজেক্টর সিস্টেমের সাথে কাজ করার সময় EDM প্রযুক্তি ব্যবহার শুরু করেছে। অটো শিল্পটিও এর থেকে খুব উপকৃত হচ্ছে কারণ EDM পাঁচ-অক্ষ মেশিনিংয়ের মাধ্যমে কঠিন ডাই কাস্টিং ছাঁচগুলি পরিচালনা করতে পারে। এটি মূলত সেই সমস্ত সময়সাপেক্ষ হাতে করা পুলিশিং কাজগুলি বাদ দিয়ে দেয় যেগুলো করতে সপ্তাহের পর সপ্তাহ লাগত। নতুন ধাতু সংকর উপকরণ থেকে ছোট এবং হালকা অংশগুলি তৈরির প্রস্তুতকারকদের চাহিদা বৃদ্ধির সাথে সাথে EDM আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠছে। আমরা ডাই কাস্টিং ডাইগুলির অভ্যন্তরে সেই বিশেষ শীতলকরণ চ্যানেলগুলি তৈরি করতে এবং বিভিন্ন খাতে অপটিক্যাল ছাঁচগুলির জন্য প্রয়োজনীয় জটিল পৃষ্ঠের নকশাগুলি তৈরিতেও এর প্রয়োগ দেখছি।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্নাবলী

• োন উপকরণগুলি EDM মেশিনিংয়ের জন্য সবচেয়ে উপযুক্ত?
  EDM কঠিন উপকরণগুলির উপর খুব কার্যকর যেমন কঠিন ইস্পাত, টাংস্টেন কার্বাইড এবং যেকোনো তড়িৎ পরিবাহী উপকরণগুলির উপর।
• EDM কিভাবে উচ্চ নির্ভুলতা অর্জন করে?
  অ-যোগাযোগ উপকরণ অপসারণ, প্রতি-মুহূর্ত ইলেকট্রোড অবস্থান নিয়ন্ত্রণ এবং অপটিমাইজড ডাইলেকট্রিক তরল গতিবিদ্যা এর মাধ্যমে EDM মাইক্রন-স্তরের নির্ভুলতা অর্জন করে।
• EDM কি পোস্ট-প্রসেসিং প্রয়োজনীয়তা দূর করে?
  হ্যাঁ, EDM প্রায়শই মেশিনিং এর সময় চূড়ান্ত পৃষ্ঠের মান অর্জন করে, অতিরিক্ত সমাপ্তি, গ্রাইন্ডিং বা পুলিশ করার প্রয়োজনীয়তা কমিয়ে বা সম্পূর্ণরূপে দূর করে।
• ট্রেডিশনাল মেশিনিং এর তুলনায় EDM এর সুবিধাগুলি কী কী?
  EDM যান্ত্রিক চাপ ছাড়াই নির্ভুল কাট প্রদান করে, বার্স দূর করে এবং কম পোস্ট-প্রসেসিং অপারেশন প্রয়োজন, যা জটিল এবং উচ্চ-মূল্যবান উপাদানগুলির জন্য উপযুক্ত।
• কি EDM ঐতিহ্যগত পদ্ধতির চেয়ে ধীরে ধীরে হয়?
  যদিও EDM এর উপকরণ অপসারণে ধীর হার থাকে, টুল আয়ু, কম স্ক্র্যাপ হার এবং পৃষ্ঠের সমাপ্তির দীর্ঘমেয়াদী দক্ষতা প্রায়শই এটিকে উচ্চ-নির্ভুলতা অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আরও কার্যকর করে তোলে।