EDM Хэвний Уналтын Машин: Шинэ Материалууд ба Тэдгээрийн Хэвэнд Нөлөөлөл

ЭДМ-ийн цацагтай бутлуурын машин

ЭДМ-ийн охид орхих эсвэл охид орхих EDM нь цахилгаан искэрээр металл хавтгайн дэлгэрэнгүйгээр огтлох замаар ажилладаг. Энэхүү процесс нь традицион огтлогчийн төхөөрөмжүүд хангалтгүй ажиллах хэцүү материалууд дотор нарийн дүрсүүд болон гүн хөндийд ажиллах үед үнэхээр сайн ажилладаг. Энэ аргыг үнэтэй болгож буй зүйл бол маш нарийн тодорхой бөгөөд нарийн хүлээгдэх хэмжээтэй хэсгүүдийг үйлдвэрлэх чадвартай байдал юм. Иймээс аэрофазын инженерчлэл, машин үйлдвэрлэл, электрон төхөөрөмжийн үйлдвэрлэл зэрэг салбарт ажиллаж буй олон үйлдвэрлэгчид хамгийн их шаардлага тавигддаг төслүүдээ EDM-ийн охидыг ашигладаг. Эдгээр салбарууд нь ихэвчлэн миллиметрийн хэдэн хувь орчим нарийвчлалтай байдлаар хоорондоо нарийн таардаг хэсгүүдийг шаарддаг.

EDM цахилгаан-эрозийн машинуудын гол хэсгүүд нь хоёр үндсэн хэсэгт байдаг: электродууд болон диэлектрик шингэгдэхүүн. Эдгээр элементүүд нь эдлэлийн үед хамтдаа ажилладаг. Ихэнх электродууд нь графит эсвэл зэсээр хийгдсэн байдаг тиймээс эдгээр материалыг ажлын хэсгийг хэлбэрт оруулахад үр дүнтэй хийдэг. Ажиллаж байх үед электрод нь диэлектрик шингэнд байрладаг бөгөөд энэ нь хоёр дахин ажил гүйцэтгэдэг: электрод болон ажлын хэсгийн хоорондох залгааныг хадгалахын тулд хангалттай хүчтэй цахилгаан гүйдлийг үүсгэдэг. Applied Sciences сэтгүүлд хэвлэгдсэн судалгаа энэ талаар баталжээ. EDM процессын үр дүн нь электрод болон диэлектрик шингэний гүйцэтгэлийн чанараас ихээр хамаардаг гэж тэмдэглэсэн байдаг (Qudeiri et al., 2020). EDM-ийг онцлог болгож буй зүйл бол тэдгээрийг шууд хүрэлцэхгүйгээр нүхлэх, нарийн төвөгтэй хэсгүүдийг хийх чадвартай байдаг. Энэ нь ажлын материалын дотор механик стресс үүсэхгүй гэсэн үг юм. Энэ нь муу эсвэл төвөгтэй хэсгүүдийн хувьд маш чухал.

Шинэ материалын нөлөө ЭДМ-ийн бутлуурын бутлуурын үйлдвэрлэлд

ЭДМ-ийн огтлолын ажилд ямар материал сонгох нь бүх зүйлийг тодорхойлдог. Зөв сонгосон материал нь хэр зэрэг нарийвчлалтайг боловсруулах болон эцсийн бүтээгдэхүүн ямар байхыг тодорхойлдог. Материал нь цахилгаан дамжуулалт, дулааныг хэрхэн удирдах чанарыг нөлөөлдөг бөгөөд эдгээр хүчин зүйлс нь ЭДМ процессын үр дүнтэй ажиллагаанд маш их нөлөө үзүүлдэг. Жишээлбэл, зэсийг ихэвчлэн электродын материал болгон ашигладаг нь түүний дулаан, цахилгааныг маш сайн дамжуулдаг тул боловсруулалтын нарийвчлалыг сайжруулдаг. Нөгөө талаас, хямд эсвэл чанар муутай материалыг сонгох нь дараа нь асуудал үүсгэдэг. Төхөөрөмжүүд урт хугацаанд ажиллахгүй, хэдийн солих шаардлагатай болдог бөгөөд үйлдвэрлэсэн хэсгүүд ч нарийвчлалгүй, тогтвортой байдаггүй байдаг. Материалын сонголтоо хэмнэхийг хичээдэг үйлдвэрүүд нь дараа нь үйлчилгээний зардал өсөхөөр болон хэсгийн чанарын талаарх гомдолуудыг тулгардаг.

Хугацааны явцад EDM процессын хувьд ашигладаг материалын хувьд олон өөрчлөлт орсон бөгөөд энэ нь үйл ажиллагааг илүү сайн явуулах, мөн зардлыг бууруулах боломжийг олгосон. Өмнө нь ихэвчлэн цахилгаан дамжуулах чанар нь маш сайн байдаг графит эсвэл зэсийг ашилдаг байсан ч одоо үйлдвэрт илүү сайн ажилладаг өндөр түвшний графитэн нийлмэл материалын бүтцийн шинэ материалын хэрэглээ өргөжин ашиглагдаж байна. Эдгээр шинэ материалыг ашиглан машиныг илүү хурдан огтлох, ажлыг хурдан дуусгах боломжийг олгох бөгөөд энэ нь зардлыг бууруулдаг. Зарим туршилтын үр дүнгээс үзвэл үйлдвэрлэгчид энгийнээсээ илүү нарийн материалыг ашиглахаас илүү төгс нарийн материалыг ашиглаж эхэлбэл тухайн нөхцөл байдалд хамааран огтлолтын хурдыг 15% орчим хурдасгаж болохыг харуулсан.

Шинжлэх ухааны судалгаа нь цахилгаан-эрозийн боловсруулалтын ажиллагааг хэрхэн сайжруулсныг тодорхой харуулж байна. Сүүлийн үеийн харьцуулалт нь электродын материалд хамгийн нарийн болон хэт нарийн хэсгүүдийг ашигласан үр дүнг харьцуулан үзсэн бөгөөд гадаргуугийн эдлэл болон боловсруулалтын хугацаанд зарим ялгаа гарч ирсэн юм. Хэт нарийн хэсгүүд нь гадаргуугийн эдлэлийн үнэлгээг хамгийн сайн 27 VDI оноо авч түрүүлсэн бол хамгийн нарийн хэсгүүд нь зөвхөн 31 VDI оноотой байсан бөгөөд энэ нь гадаргууг дахин боловсруулах, тэгшлэх ажлыг багасгадаг. Илүү чухал нь хэт нарийн хэсгүүдийг ашиглах нь EDM процессын хугацааг 15%-иар багасгасан юм. Тийм сайжруулалт нь компанийн үйлдвэрлэлийн зардлыг бууруулах, үйлдвэрлэлийн мөчийг түргэсгэхэд шууд нөлөөлдөг.

ЭДМ-ийн материалын сүүлийн үеийн дэвшлийг судлах

ЭДМ материал судлалын сүүлийн үеийн хөгжил нь графитэн нийлмэл болон тусгай хайлшнууд зэрэг шинэ сонголтуудыг оруулж ирсэн. Эдгээр материалыг ЭДМ ажилд илүү сайн тохируулж байгаа тул тэдгээрийг ашиглах нь илүү сайн үр дүнг өгч байна. Жишээлбэл графитэн нийлмэл нь цахилгаан дамжуулах чанар сайн бөгөөд дулааны үед тогтвортой байдаг тул нарийн ЭДМ үйл ажиллагаанд маш тохиромжтой. Нөгөө талаар тусгай хайлшнууд нь элэгдэлд тэсвэл илүү урт хугацаагаар ажилладаг. Энэ нь хэсгүүдийг илүү урт хугацаагаар ашиглах боломжийг олгож, үйлдвэрлэлийг зогсох болон засвар үйлчилгээний зардлыг бууруулдаг.

Үйлдвэрлэгчид EDM үйл ажиллагаанд шинэ материалыг ашиглаж эхлэхэд зарим нэгэн сайжруулалт хийх боломжтой болдог. Төмөр багаж урт хугацаагаа хадгалдаг, машины тогтвортой байдал нь өндөр температурт сайжирдаг, цахилгаан энерги нь систем дээр дамжуулагдах чадвар нь сайжирдаг. Эдгээр бүх хүчин зүйлс нь боловсруулалтын процессыг илүү сайн ажиллуулах, нарийн хэмжээтэй деталь үйлдвэрлэхэд тусалдаг. Жишээлбэл, зэсэн дэгээр хайлш. Эдгээр өндөр бат бөх чанартай хайлш нь дулаан маш сайн дамжуулдаг тул огтлолтын үед илүүдэл дулааныг хурдан хөргөж чаддаг. Энэ нь дулааны деформацийг багасгаж, эцсийн бүтээгдэхүүний хэмжээний нарийвчлалыг сайжруулдаг. Шинэчилсэн үйлдвэрийн цехүүд нь үйлдвэрлэлийн чанарын хувьд бодит ялгааг тэмдэглэж байна. EDM системтэй ажиллах үед материалаа зөв сонгох нь ихэнх машинчидийн хэлж байгаагаар бүх зүйлийг шийддэг.

Эдгээр шинэ материалынаас бодитой хүртэх давуу талууд нь зүгээр л онолын таамаглал биш, харин бодит ертөнцийн туршилтаар болон талбай дээр ажилладаг мэргэжилтнүүдийн сэтгэгдлээр баталгаажсан зүйл юм. Жишээ нь, EDM ажилд хэрэглэхэд өндөр бат бөх чимхийн хайлш. Дэлгүүрүүд нь хуучин хувилбаруудтай харьцуулахад хэрэгслийн амьдрал илүү урт бөгөөд огтлолтын хурд илүү хурдан байгааг илэрхийлж байна. Шилжсэн машинчид өдөр тутмын үйл ажиллагаанд илүү их ялгаа мэдрэг байна. Энэ нь анхны зардал өндөр байсан ч илүү олон дэлгүүрүүд шинэ материалыг ашиглах боломжийг олгодог. Илүү сайн материалуудын тасралтгүй хөгжил нь үйлдвэрлэлийн олон тооны төрөл бүрийн тохирох нөхцөл байдал дэх EDM процессуудын үр ашигтай байдал, найдвартай байдал хэрхэн хувирч байгааг харуулж байна.

ЭДМ-д материал нийцүүлэгт хүрэх үндсэн анхаарал хандуулах зүйлс

Цахилгаан искрээр боловсруулах үед, түүнийг ихээр ашигладаг ЭДМ гэж нэрлэдэг бөгөөд материалын төрөл нь маш их ач холбогдолтой, тус материалын цахилгаан дамжуулах чадварыг ялангуяа харах хэрэгтэй. Дамжуулалтын түвшин нь систем дэхь энерги хөдөлгөөнийг шууд тодорхойлдог бөгөөд эцэст нь машины ерөнхий ажиллагааны чанарыг тодорхойлдог. Сайн дамжуулалт нь огтлолтын үед цахилгаан эрчим хүчийг зохистой гүйлгэх боломжийг олгодог тул цэвэр ирмэг, дууссан хэсгүүдийн гадаргуугийн чанар сайжирдаг. Иймээс ихэнх дэлгүүрүүд электродуудын туйлыг ихэвчлэн графит эсвэл зэсээр сонгодог. Эдгээр материалын цахилгаан дамжуулалтын чанар маш сайн тул ЭДМ-ийн үйл ажиллагаанд шаардлагатай хүчтэй искр үүсгэдэг бөгөөд зах зээл дээр оршин буй бусад олон сонголтуудаас илүү хурдан ажил эсвэл материалыг авч тавихад тусалдаг.

Материалын хатуу байдал, тэсвэрт байдал нь EDM процессын үр дүнд ямар чиглэлээр нөлөөлөхийг илтгэнэ. Материал нь олон янзын төрөл байдаг бөгөөд тус бүр өөрийн гэсэн онцлог шинж чанарыг агуулдаг бөгөөд эдгээр нь машинд тасралтгүй ажиллах үед ямар хугацаа хүртэл даацын тэсвэртэй байх, элэгдэлд тэсвэртэй байхыг тодорхойлдог. Жишээлбэл, карбид хэрэгсэл, хатуулагдсан ган эдгээр нь үйлдвэрлэлийн салбарт маш тэсвэртэй хэрэгслийн нэг юм. Эдгээр нь EDM ажиллагааны үеэр маш сайн ажилладаг тул үйлдвэрийн газрууд тасралтгүй ажиллуулж болох бөгөөд хэрэгсэл солих асуудал ихээр гарч ирдэггүй. Дүгнэж хэлвэл, илүү тэсвэртэй материал нь машин зогсох үеийн сүйрэл багатай байна гэсэн үг учраас нийт үйлдвэрлэл нь зардал ихтэй саатлыггүй гладкийн шиг хэвээр явагдана.

Эрхлэгч машин техник үйлдвэрлэгчид болон мэргэжилтнүүд цахилгаан дамжуулах чанар, элэгдэлд тэсвэл зэрэг материалын чанарыг тодорхойлох нь маш чухал гэж үздэг. EDM машинд томоохон нэрсийг авч үзвэл хэт их дулаан дамжуулах чадвартай бөгөөд удаан хугацаанд элэгдэлд тэсвэл зохих зүйл хэрэгтэй бол мөнгөн цагаан-вольфрам болон зэс-вольфрамын хайлшийг ихэвчлэн санал болгодог. Машинчлалын үйл ажиллагааг гүнзгийрүүлэн ажиллуулах, харин ч бүхэн хүсдэг чанартай бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд энэ сонголт чухал үүрэг гүйцэтгэнэ. Эцэст нь, хэдэн удаа ашигласны дараа л хэсэг нь задрах юмуу эсвэл бат бөх чанар, нарийвчлалын үндсэн шаардлагад хүрэхгүй байх хэсэгт ямар ч хүн хүсэхгүй билээ.

Шинэ материалуудыг ашиглах ЭДМ-ийн тоног төхөөрөмжийн бэрхшээл, шийдэл

Цахилгаан-эрозийн боловсруулалт эсвэл EDM үед шинэ материалыг ашиглах нь операторуудад олон төрлийн асуудал үүсгэдэг. Энэ нь гол турш үүсдэг гол асуудлууд нь хэрэгсэл элэгдэх, хугацааны дагуу чанар нь муудах явдал юм. Яагаад ийм болдог вэ? Одоогийн ихэнх материалыг боловсруулах нь маш хүнд, зэвэрдэг чанарыг агуулж байгаа тул маш их хатуу байдаг. Хэрэв дэлгүүрүүд стандарт аргаар ажиллахгүйгээр шинэ керамик эсвэл найрмал материалыг ашигладаг бол юу болохыг авч үзээрэй. Энэ төрлийн хатуу материалыг ашиглах нь тоног төхөөрөмжинд ихээхэн ачаалал өгч, хэрэгсэл хурдан элэгдэхэд хүргэдэг. Операторууд нь ихэвчлэн төлөвлөснөөсөө олон удаа хэрэгсэл солих шаардлагатай болдог бөгөөд энэ нь үйлдвэрлэлийг бууруулж, бүхэлд нь нэмэгдсэн сэргээх зардлыг өсгөнө.

Эдгээр асуудлыг шууд шийдвэрлэхийн тулд хэд хэдэн арга байдаг. Машинчлалын тохиргоог өөрчлөх нь заримдаа гайхалтай үр дүнг өгдөг. Жишээлбэл, цахилгаан цэнэгийн хүчдэлийн түвшинг эсвэл импульсийн үргэлжлэх хугацааг тохируулах нь хугацааны явцад хэрэгсэл дээрх элэгдлийг бууруулахад томоохон нөлөө үзүүлдэг. Үйлдвэрлэгчид сүүлийн үед илүү сайн хэрэгслүүдийг үйлдвэрлэж эхэлсэн. Тухайлбал, давхарга нь бүрхэгдсэн утас эсвэл дулааныг илүү сайн даахад зориулагдсан онцгой хэрэгслүүдийг бодож болно. Эдгээр сайжруулалтууд нь техникийн үйлчилгээний цагийг бууруулж, нийт үйл ажиллагааг илүү гладкий болгодог. Тоног төхөөрөмжийн хязгаарыг түлхэн дэвшүүлдэг орчин үеийн материалыг хэрэглэх үед аж ахуйн нэгжүүд өрсөлдөх чадвараа хадгалахын тулд тэсвэртэй хэрэгслүүдийг ашиглах нь маш чухал болдог.

Тоон мэдээллийг үзвэл EDM боловсруулалтын үед шинээр хөгжсөн материалуудын хувьд уламжлалт материалын гологдол гарах магадлал их байдаг. Advanced Manufacturing and Technology сэтгүүлийн судалгаагаар найрлагын материалыг боловсруулах үед гологдолыг дунджаар 30%-иар бууруулдаг байна. Эдгээр нь үйлдвэрлэгчид зүйн хувьд анхаарч үзэх ёстой зүйл юм. Компаниуд EDM-ийн хэрэглээнд шинэ материалыг ашиглахдаа одоо байгаа машин техник, боловсруулалтын аргууд нь шаардлагад нийцэхгүй байгааг олж мэдэх болно. Материалын шинэ шаардлагад нийцэхийн тулд индустрийн арга барилд өөрчлөлт оруулах шаардлагатай байна.

Эрдэнэт цахилгаан станцын цаашид хэрэгжих технологийн чиг хандлага

Цахилгаан искэрэх боловсруулалтын (EDM) шинэ технологийн хөгжил, жишээлбэл автомжуулалт, хиймэл оюуны хяналтын систем нь бид машинд тавьдаг шаардлагыг өөрчилж байна. Үйлдвэрлэгчид EDM тогтоогуурынхаа ажилд автомжуулалтыг нэвтрүүлэхэд өдөр тутмын ажиллагаа нь хүний хяналтгүйгээр ажилладаг тул гладкийн байдалтай болдог. Энэ нь бүтээгдэхүүн нэг бат бөгөөд ижил чанартай болж, серийн дагуу тогтвортой гүйцэтгэлтэй болно. Нөгөө талаас, хиймэл оюуны суурьт хяналтын багажууд нь операторуудад машины ажиллагааны бодит цагийн мэдээллийг олгож, засварын шаардлагатай болохыг урьдчилан мэдэгддэг. Эдгээр оюун ухаант систем нь үйлдвэрлэлийг ихэвчлэн гладкийн байдалтай байлгаж, цаашид зогсох нь бага болох, үйлчлүүлэгчид тангарагласан тусгай хэмжээнд зориулсан боловсруулсан бүтээгдэхүүнийг илүү хүртээмжтэй болгодог.

Эрдэмтэн материалууд нь EDM процессын үйл явцад, ялангуяа тохируулга, хурдан загварыг бүтээх боломжийг нэмэгдүүлэхэд ихээхэн нөлөө үзүүлэх боломжтой. Эдгээр материалууд нь зөвхөн өндөр удаан эдэлгээтэй, дулаан тогтвортой зэрэг өндөр чанартай төдийгүй уламжлалт материалууд өгч чадахгүй инновацийн загварыг хэрэгжүүлэх боломжийг бий болгодог.

Сүүлийн үеийн салбарын өгөгдлүүд нь аэро-космос болон эмнэлгийн төхөөрөмж үйлдвэрлэл зэрэг түлхүү зах зээлүүдэд EDM технологийн хүчтэй өргөжилтийг зааж байна. Боловсон хүмүүс талбай дээр, тухайлбал Брайан Солис нарын үнэлгээгээр жилд дунджаар 6.2% хурдтай өсөх боломжтой байгаа нь үндсэндээ үйлдвэрлэгчдийн шаардлагатай байгаа нарийн төвөгтэй бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь уламжлалт аргуудын хувьд төвөгтэй байгаатай холбоотой юм. Дэлгэрэнгүйгээр харвал EDM технологи нь титаны хайлш, эрүүл мэндэд тохиромжтой металл зэрэг шинэ материалыг ашиглах шаардлагыг амжилттай хариуцаж чадах байр сууринд байгаа юм. Материалын шинжлэх ухаан цаашид хил хязгаарыг түлхэж байх тусам электродын загварчлал болон цахилгаан хангамжийн системд шинов хийж EDM процессыг сайжруулах замаар ирээдүйн нарийвчлалтай инженерийн шаардлагыг хангах чухал хэрэгсэл болон хувирч магадгүй юм.