EDM Тавилгын машин: Традицийн тавилгын хязгаарыг даван туулах

EDM Таглах Төхөөрөмжүүд Яаж Нарийвчлал, Хяналтыг Дахин Тодорхойлох Вэ

EDM Таглах Төхөөрөмж Гэж Юу Вэ, Хэрхэн Ажилладаг Вэ?

EDM шахалтын машинууд нь эргэдэг электрод ба диэлектрик гэж нэрлэгдэх тусгай шингэнд байрлах металл хэсгүүдийн хооронд жижиг цахилгаан соронзон искэрийг үүсгэх замаар ажилладаг. Ердийн шахалтаас гол ялгаатай зүйл бол энд юу ч шүргэлцэхгүй байдагт оршдог. Үүний оронд эдгээр машинууд материалын жижиг хэсгүүдийг хайлган устгах зууралдсан зарчмаар секундэд мянга мянган жижиг искэрийг гаргадаг. Энэ нь физик харилцаа огт байхгүй тул дээр доор нь 2 микрон буюу зөвхөн 0.1 миллиметр хэмжээтэй маш жижиг тавилуудыг хэт их нарийвчлалтайгаар үүсгэх боломжийг олгодог. Түүнээс ч илүү сайн тал нь ердийн тохиолдолд шахахад хэцүү байдаг маш хатуу металлууд дээр сайн ажилладаг. Ийм учраас онгоцны инженерчлэл, анагаах ухааны багаж хэрэгсэл үйлдвэрлэх, электрон бүрэлдэхүүн хэсгийн үйлдвэрлэл зэрэг салбарт маш олон үйлдвэрлэгчид EDM технологийг маш нарийн үр дүн авахын тулд ашигладаг.

EDM Шахалтын Арын Дулаан-Суулгасан Материалыг Авч Салгах Процесс

EDM шатаалт нь 12,000 градус Цельс хүртэлх температуртай цахилгаан искэрийг удирдамжтайгаар үүсгэж, материал бүрэн хайлж уурших замаар ажилладаг. Тусгай дийлектрик шингэн нь ажлын бүсийг тойрон байдаг бөгөөд хөргөх, үлдсэн хэсгүүдийг зайлуулах, хэтрэх цахилгаан искэрийг үүсэхээс сэргийлэх үүрэгтэй. Энэ арга нь механик хүчний оронд дулааны зарчимд үндэслэсэн тул материалд стресс үзүүлэх эсвэл муруйх эрсдэлийг багасгадаг. Турбины хөвчийг үйлдвэрлэх жишээн дээр авч үзье. Турбины хөвчний доторх жижиг хөргөлтийн сувгуудыг үүсгэх үед EDM шатаалт нь хөвчний бүтцийг сулруулж болох дулааны нөлөөллийн бүсийг арилгадаг. Иймд чухал хэсгүүд хэт өндөр нөхцөлд ч гэсэн сайн ажиллаж чаддаг.

EDM шатаалтанд физик харилцах хүчний байхгүй байдал

Хуучин аргаар нүхлэх нь хүчтэй механик хүчийг шаарддаг бөгөөд энэ нь зузаан бус материалтай ажиллах үед ихэвчлэн хэрэгслүүдийг муруйхад хүргэдэг бөгөөд тэсвэртэй хайлшуудад ажиллах үед хурдан изналадаг. Харин EDM нь боловсруулж буй материалд шууд хүрэхгүй тул үүнтэй ямар ч харьцаагүй өөр арга замыг сонгодог. Энэ нь даралтын цэгүүдийг гажихаас сэргийлдэг тул ийм маханы нарийн титаны хальсыг муруйх, гажихгүйгээр нарийвчлалтай боловсруулах боломжийг олгодог. Ихэнх тохиолдолд хэвийн нүхлэх арга замаас үүдэлтэй хэрэгслийн хэлбийлтийн асуудлыг бараг бүрэн арилгасан байдаг. Эцсийн үр дүн нь? Гадаргуу болон деталиуд хэмжээгээрээ илүү сайн, тогтвортой байх бөгөөд нарийвчлал шаардлагатай салбарт энэ нь маш чухал.

Цахилгаан цэгийн хяналтыг сайжруулахын тулд дижитал генераторын технологийн дэвшил

Өнөөгийн EDM системүүд нь дулаан шуурганы давтамж, хугацаа, хүчдэлийн түвшинг өөрчлөх чадвартай ухаалаг дижитал генераторуудтай тоноглогдсон байдаг. Ухаалаг импульсын хэлбэржилтийн технологи нь электродын хувцаслалтыг 40 хувиар бууруулж, 50:1-ээс дээш харьцаатай маш гүн нүхүүдийг хийх хурдныхаа хоёр дахин ихээр нэмэгдүүлэхэд тусалдаг. Эдгээр системийг онцгой болгодог нь тэд ямар материалаар ажиллаж байгаагаас, хэр гүнзгий рүүгээ орох хэрэгтэй байдгаас шалтгаалан тохиргоог автоматжуулах чадвартай байдаг. Үүний үр дүнд гадаргуу нь заримдаа Ra 0.2 мкм-ээс доош хүртэл тайван дуусдаг тул дараа нь нэмэлт чихрүүлэх ажил хийх шаардлагагүй байдаг.

ЭДМ болон уламжлалт механик шуналын хоорондын үндсэн ялгаа

ЭДМ-ийн боролт нь материал нь бодохын оронд цахилгаан шуурга ашигладаг тул хэвийн хатуулах аргачлалаас ялгаатай ажилладаг. Тоног төхөөрөмж болон ажиллана гэдэг хооронд ямар ч холбоо байхгүй. Энэ үндсэн ялгааны улмаас EDM нь хатуу зэс, титаний зэрэг хатуу эд зүйлсийг, тэр ч байтугай зарим төрлийн керамик эдлэлүүдийг дандаа давхар бодох техникээр тохиолдож буй гадаргууны хасалгалыг үүсгэхгүйгээр, эсвэл дулаан гэмтсэн газруудыг үүсгэхгүйгээр да Механик битүүд цаг хугацааны явцад хуурайшдаг, гэхдээ EDM электрод нь олон удаа ашигласны дараа ижил хэлбэртэй байдаг. Энэ нь тоног төхөөрөмж солих үйлдвэрлэлийг зогсоох хугацаа бага, эд анги үйлдвэрлэхэд ерөнхийдөө илүү найдвартай үр дүнг илэрхийлдэг.

ЭДМ-д материалд татах дарамтыг бууруулж, тоног төхөөрөмжийн дуулиантай байдлыг арилгах

EDM шатаалт нь ямар ч механик хүч хэрэглэхгүйгээр ажилладаг тул багажны чичирхийллийг үндсэндээ арилгадаг бөгөөд энэ нь ихэвчлэн нарийн металл хайлш дэх жижигхэн трещинууд болон далд гэмтэлд хүргэдэг. Нисдэг онгоцны хөдөлгүүрийн хэсгүүдэд ердийн тохиолддог никельд суурилсан супер хайлшуудыг ашиглан ажиллах үед судалгаанууд EDM-ийн арга нь уламжлалт аргатай харьцуулахад үлдэгдэл стрессийг ойролцоогоор 70%-иар бууруулдагийг харуулсан. Нөгөө нэг том давуу тал нь процесс явагдах үед муруйх эсвэл сунгалт гарахгүй тул турбины шахуурганы хувьсгал эсвэл анагаах ухааны орлуулга материалын дахин давтагдсан стресст тэсвэрт чанар зэрэг чухал шинж чанарууд цаг хугацааны турш хэвээрээ хадгалагдана.

Механик деформаци байхгүй: Хатуу ба зузаан бус материалуудын бүтцийг хадгалах

EDM нь зөвхөн 0.2 мм зузаан материалд ч бүр цэвэр, ирмэггүй хийлмэл үүсгэдэг тул ихэнх үйлдвэрлэгчид түлшний шахуургын савлуур, микро урсгалын системд ашигладаг жижиг хэсгүүд шиг деталуудад энэ аргыг илүүд үздэг. Энколел 718 эсвэл зарим титан хайлшууд шиг дулааны үйлчлэлд мэдрэг материалуудыг энгийн нүхлэх аргаар нүхлэхэд ихэвчлэн муруйдаг бол EDM нь физик харилцан үйлчлэлд үл суурилан хяналттай цахилгаан цохилтоор ажилладаг. Харьцаа нь 20:1-ээс давсан маш гүн нүхийг ч боловсруулах боломжтой бөгөөд байршилтын нарийвчлалыг ойролцоогоор ±2 микрометр хэмжээнд хадгалж чаддаг. Ийм түвшний удирдлага нь жижигхэн хазайлт ч чухал ажиллагааны асуудалд хүргэж болох сложный деталийг үйлдвэрлэх үед ихээхэн ялгааг үзүүлдэг.

EDM нүхлэлтийн үндсэн давуу талууд: Нашийн нарийвчлал, гадаргуугийн чанар, материалын олон тал

EDM нүхлэх тоног төхөөрөмжөөр дэд микроний нарийвчлалд хүрэх

EDM шахалт нь уламжлалт хэрэгслүүдийн оронд удирдлагатай цахилгаан соронзон цэврүүдийг ашиглан ойролцоогоор плюс эсвэл минус 1 микрометрийн нарийвчлалыг олгодог бөгөөд эдгээр хэрэгслүүд нь шахах үед муруйдаг. Энэ арга барилах гол түлхүүр бол жижиг цэврүүний зайг үйл ажиллагааны турш 10-30 микрометр хооронд тогтмол байлгах явдал юм. Энэ нь 60 HRC-аас дээш хатуу материалд ч гэсэн тогтмол хэмжээтэй тунгалаг цоорхойнуудыг үүсгэх боломжийг үйлдвэрлэгчдэд олгоно. Орчин үеийн CNC машинууд урт хугацааны үйлдвэрлэлийн явцад электродууд элэгдэх тусам автоматаар өөрчлөлт хийдэг. Зарим үйлдвэрт 500 ба түүнээс дээш цоорхойны партийг гаргаж авахад хэн нэгний орж засварлах шаардлагагүй болж, эцэст нь хугацаа болон мөнгө хоёуланг нь хэмнэдэг.

Өндөр бат бөхийн хайлшуудад материалийн хамгийн бага хэмжээний гэмтэл, ирмэггүй цоорхойнууд

EDM нь материалд шууд хүрэхгүйгээр ажилладаг тул Inconel 718 болон Ti-6Al-4V шиг хатуу металлуудад ажил эвдэлт эсвэл жижигхэн трещиныг үүсгэхгүй. Ердийн нүх босгох арга зам нь ихэвчлэн 50 мкм зузаан халуун гэмтсэн бүс үлдээдэг бол EDM нь эдгээр гэмтлийн бүсийг 5 мкм-аас бага байлгаж чаддаг. Өнгөрсөн жилийн International Journal of Advanced Manufacturing Tech сэтгүүлд хийсэн судалгаанд сонирхолтой зүйл гарч ирсэн. Мартенситын цагаан тугалда нарийн нүх босгох туршилтыг EDM-ээр хийхэд бараг бүгд (ойролцоогоор 98%) бүрэн гөлгөр, ирмэггүй гарч ирсэн. Ижил туршилтаар традицийн муруйсан буцаагч нь зөвхөн ойролцоогоор 72% ирмэггүй үр дүн гаргасан байна.

Титан, хатуу тугалд шиг цахилгаан дамжуулах маш хатуу материалыг нүхлэх

EDM нь вольфрам карбид, кобальт-хромын шүдний хайлш болон D2 хэрэгсэлийн ган (60-62 HRC) зэрэг хүртэлх 68 HRC хүртэлх хатуу материалыг үр дүнтэйгээр боловсруулдаг. Гүн нүхийг шахах үедээ 0.025 мм/мм шулуун байдлын тусгаарлалтыг хадгалж чаддаг бөгөөд энэ нь тулгуур имплант, формны хөргөлтийн сувгууд зэрэг нарийвчлал шаардсан хэсгүүдийн хувьд тэгшитгэл нь шууд ажиллагаа болон үйлчилгээний хугацаанд нөлөөлдөг.

Шийдэн хэсэгт бага, гүн нүхийг нарийвчлалтай EDM-ээр нүхлэх

Өнөөгийн EDM системүүд нь 0.15 мм диаметртэй маш жижиг нүхүүдийг бий болгож, заримдаа турбины шил дээр байдаг хатуу супертайзтай ажиллахад 20:1 хүртэлх харьцаатай байдаг. Төмөрлөгийн инжекторны зуухны үйлдвэрлэлийн хувьд эдгээр машин нь 0.3 мм өргөнтэй, 50 мм гүнтэй нүхүүдийг хийж, Ра 0.8 мкн-ийн хатууралтай маш нарийн гадаргуу үлдээдэг. Саяхан 2022 оноос эхлэн нисэх онгоцны салбарын эд ангиудыг судалсан нь EDM боролт нь 1.2709 төмрийн материал дээр лазер аргачлалаас 40 хувиар хурдан ажилласан бөгөөд жижигхэн хажууд нь ч илүү сайн харагдаж байсан.

ЭДМ-ийн салбарт ашиглах хэрэглээ

Турбины бутлуурын болон хөдөлгүүрийн бүрэлдэхүүнд байдаг хүйтэн шувуу (авианы сансрын)

EDM шахалт нь хагас миллиметр хүртэлх диаметр бүхий жижиг хөргөлтийн тавилга хийхэд турбины хөвч, мөн бусад хөдөлгүүрийн детальд хамгийн ихэвчлэн ашигладаг болсон. Эдгээр микроскопын хоолойнууд нь Inconel болон ялгаатай төрлийн титан зэрэг тэсвэртэй материалуудаар дамжуулан хөргөгчийг дамжуулах боломжийг олгоно. Энэ нь онгоцны хөдөлгүүр маш их ачаалал дор ч хэт халахгүй ажиллах боломжийг бий болгоно. Энэхүү арга замын давуу тал нь энгийн машинлагжуулалтын үед үүсдэг стрессын трещин, бага трещинүүдийг үүсэхээс сэргийлдэгт оршдог. Иймд онгоцны чухал хэсгүүд нь хүч чадвар, найдвартай байдлыг хадгалж, авиа цэргийн салбарт FAA, EASA-гийн бүх хатуу аюулгүй байдлын шалгалтыг давахад шаардлагатай нөхцлийг хангана.

Микро-EDM шахалт: Медицин хэрэгслүүд, орлуулагчид

Микро EDM нь имплант, хагалгааны багаж зэрэг зүйлсэд шаардлагатай цэвэр, ирмэггүй тавилуудыг үйлдвэрлэхэд анагаах ухаанд маш чухал болсон. Жишээ нь титанээр хийсэн өвдөгний орлуулга нь яс зөв нэгдэж эвлэрэхийн тулд 0.2 мм-ийн супер жижиг хоолой шаарддаг. Зүрхний стентийн хувьд нээлтүүд бүрэн гладкийн байх ёстой, үгүй бол цусны бүлэгнэлтийн аюул үүсч болно. Энэ аргыг онцлог нь машинд огт хүрэлцэхгүйгээр боловсруулах явдал юм. Иймээс мэдрэмтгий материалд бохирдох эрсдэл үүсэхгүй. Энэ нь их чухал учраас анагаах ухааны хэрэгслүүдийг хүний биеийн дотор ашиглахад FDA-ийн харилцах зааврыг мөрдөх шаардлагатай.

Нарийн цахилгаан-искений эрчимтэй хөдөлгөх аргыг ашиглан электроникт нягт виа тавилууд үүсгэх

EDM технологи нь 5G төхөөрөмжүүд болон IoT сенсоруудад ашигладаг дэвшилтэт хэлхээний самбарууд дээрх жижиг цоорхонуудыг үүсгэхэд чухал болж байна. Эдгээр цоорхонууд нь 20 микрон хүртэл жижиг байж болох бөгөөд зэс давхаргуудыг нь хугалах үед хамгаалж чаддаг. EDM-ийн онцлог нь дулааны элэгдлийн тусламжтайгаар гладкийн ханыг үүсгэдэг явдал юм. Өнгөрсөн оны «Электроник үйлдвэрлэлийн тайлан»-д лазерын нэвтрүүлэлттэй харьцуулахад ийм гладкийн хана нь дуудлын алдагдлыг ойролцоогоор 37% бууруулдаг гэж харуулсан. Ийм гүйцэтгэлийн давуу талын улмаас одоо ихэнх үйлдвэрлэгчид цахилгааны саатал хамгийн бага түвшинд байх ёстой найдвартай электроник баглааны шийдлийг хайж EDM-ийг сонгож байна.

Аюулгүй байдлын хувьд шийдвэрлэх, өндөр үзүүлэлттэй детальд нарийн цоорхонууд

EDM шахалт нь тасралтгүй хатуу материалд ч гэсэн налуутай, мушгиан зураас, олон тэнхлэгийн хөдөлгөөнтэй шиг маш нарийн цоорхор үүсгэх боломжийг олгоно. Жишээ нь турбо булаалтуудын хөргөлтийн 200-г давах налуутай сувруудыг нэг микрон метрээс багаар нарийвчлалтай байрлуулах шаардлага гардаг. Ийм нарийн ажилд энгийн машиндсан арга зам нь хангалтгүй. Эдгээр шиг нарийн хэмжээгээр ажиллах боломж нь олон салбарт шинэ боломжуудыг нээж өгсөн. Энэ нь авиацийн актюаторын загварчлал, автомашинны антиблокировочный систем, цөмийн реакторын датчик зэрэгт ашиглагдаж байна. Эдгээр шиг чухал хэрэглээнд хэмжээсүүдийг зөв авах нь зөвхөн ажиллагаанд нөлөөлөхөөс илүү систем аюулгүй байдал хадгалах эсвэл томоохон гэмтэл үүсгэх эсэхэд шууд нөлөөлдөг.

EDM шахалтын технологийн дарамт болон ирээдүйн хөгжил

Давуу талуудынхаа эсрэг, EDM нь их хэмжээний үйлдвэрлэлд машинчлах нарийвчлалыг 15-30% бууруулдаг электродын износ гэх мэт сорилтуудтай тулгардаг. Гэсэн хэдий ч орчин үеийн системүүд боломжит асуудлуудыг багасгаж, урт хугацааны давталтыг сайжруулах зорилгоор бодит цагт хяналт тавих, уялдаа холбоог тохируулах шийдлүүдийг нэвтрүүлсэн байдаг.

Электродын износ ба машинчлах нарийвчлалд үзүүлэх нөлөөг удирдах

Искэрийн элэгдэл нь гүн нүх шахах үед нүхний хэмжээсийг алдагдуулахад нөлөөлж, цахилгаан дамжуулагчийн хэлбэр, хэмжээг үргэлж өөрчилдөг. Орчин үеийн EDM тоног төхөөрөмжүүд энэ асуудалтай тэмцэхийн тулд эвлэг хоолойн алгоритмуудыг ашиглан идэвхжүүлэх хурд, цэнэгийн тохиргоог бодит цагт тохируулдаг. Эдгээр системүүдийг ялгагч нь тасралтгүй ажилласны 50 цагаас илүү хугацаанд +/- 2 микрон орчим нарийвчлалыг хадгалж чаддаг явдал юм. Энэ нь дундажийн хооронд тогтвортой байх нь чухал бөгөөд их хэмжээний деталь үйлдвэрлэх үед маш чухал ач холбогдолтой.

Үндсэн үзүүлэлтүүд: MRR, TWR, Гадаргуугийн төгсгөл, Хэтрэх

EDM шатаалтын үйл ажиллагааг тодорхойлох дөрвөн үндсэн хэмжигдэхүүн:

• Материалын авалт (MRR) : Дамжуулалтын чадвараас хамааран 0.5–8 мм³/мин хооронд хэлбэлзэх
• Хэрэгслийн элэгдлийн харьцаа (TWR) : Орчин үеийн диелектрик шингэний системд 3%-иас бага байхаар тохируулагдсан
• Газарны давхаргын : Ra 0.1–0.4 µm хүргэдэг, ихэвчлэн нэмэлт боловсруулалтыг арилгадаг
• Оверкатын хяналт : Цахилгааны импульст системийн шинэчлэлтийн дүнд 5–15 мкм хүртэл багасгасан

Орчин үеийн EDM дахь оюунлаг цахилгааны системүүд болон ухаалаг хяналт

2025 онд Интернэшнл Журнал оф Лайтвейт Материалс анд Мануфакчур хэмээх сэтгүүлд нийтлэгдсэн судалгаа нь EDM процессын хувьд хяналт тавих хиймэл оюун ухааны системийн талаар маш сонирхолтой зүйлийг харуулсан. Эдгээр оюунлаг системүүд нь цахилгаан искэрийн загварыг секундэд 50 мянган дээж авах гайхалтай хурдаар хянах бөгөөд цохилтын урт болон чадлыг агшин зуур тохируулдаг. Энэ нь практик хувьд юу гэсэн үг вэ гэвэл, материал салгах үйл явц нь уламжлалт арга замаас 22 хувийн хурдтай болж, үнэт цахим хөндийдэх хэсгүүдийн элэгдэл багасдаг. Бодисын нэгэн төрлийн байдлын зөрүү эсвэл хэрэгслүүд элэгдэх шинж тэмдэг илрүүлэх үед л жинхэнэ гайхамшиг явагддаг. Асуудал гарахыг хүлээхийн оронд эдгээр дэвшилтэт системүүд өөрчлөлтийг бараг л немж барьж авдаг тул одоогийн үед EDM-ээр нүх шахах технологийн боломжийг ихэд өөрчилсөн. Үйлдвэрлэгчид автомжуулалт, илүү үр дүнтэй ажиллагаа, илүү нарийвчлалтай деталь үйлдвэрлэхийн хослолыг хэзээ ч байгаагүйгээр хангамжлаж байна.

EDM-ийн хөгжлийн чиг хандлага ба технологийн шинэчлэл

Динамик цахилгаан систем, ухаалаг хэрэгсэлийн замын тохируулга, бодит цагт хяналт шинжилгээ зэрэг шинэчлэлүүд EDM нэвтрүүлэх технологийн хувьсгалыг үргэлжлүүлж байна. Эдгээр ахиц дэвшил нь нарийвчлалыг сайжруулах, электродын элэгдлийг хамгийн бага түвшинд байлгах, их хэмжээний үйлдвэрлэлд цэвэр нарийвчлалыг хангах боломжийг олгоно.

Түгээмэл асуулт