top of page

ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (EDM), also referred to as SPARK-EROSION or ELECTRODISCHARGE MACHINING, SPARK ERODING, DIE SINKING_cc781905-5cde-3194-bb3b -136bad5cf58d_or WIRE EROSION, is a NON-CONVENTIONAL MANUFACTURING process where erosion of metals takes place and desired shape is obtained using electrical discharges in the form od iskri. Također nudimo neke vrste EDM, naime NO-WEAR EDM, ŽIČANI EDM (WEDM), EDM GRINDING (EDG), DIE-SINKING EDM, ELEKTRIČNO GLODANJE, micro-EDM, m-EDM_cc781905 -5cde-3194-bb3b-136bad5cf58d_and ELEKTROKEMIJSKO-PRAZNJENJE BRUŠENJA (ECDG). Naši EDM sustavi sastoje se od oblikovanih alata/elektroda i obratka spojenih na istosmjerne izvore napajanja i umetnutih u dielektričnu tekućinu koja ne vodi električnu energiju. Nakon 1940. godine strojna obrada električnim pražnjenjem postala je jedna od najvažnijih i najpopularnijih proizvodnih tehnologija u proizvodnim industrijama.

 

Kada se udaljenost između dviju elektroda smanji, intenzitet električnog polja u volumenu između elektroda postaje veći od čvrstoće dielektrika u nekim točkama, koji puca, na kraju stvarajući most za protok struje između dviju elektroda. Generira se intenzivan električni luk koji uzrokuje značajno zagrijavanje da se otopi dio obratka i dio materijala alata. Kao rezultat, materijal se uklanja s obje elektrode. Istodobno, dielektrična tekućina se brzo zagrijava, što rezultira isparavanjem tekućine u lučnom rasporu. Nakon što strujni tok prestane ili se zaustavi, okolna dielektrična tekućina uklanja toplinu iz mjehurića plina i mjehurić kavitira (kolabira). Udarni val stvoren kolapsom mjehurića i protokom dielektrične tekućine ispiru ostatke s površine obratka i povlače sav rastaljeni materijal obratka u dielektričnu tekućinu. Brzina ponavljanja za ova pražnjenja je između 50 do 500 kHz, naponi između 50 do 380 V i struje između 0,1 i 500 Ampera. Novi tekući dielektrik kao što su mineralna ulja, kerozin ili destilirana i deionizirana voda obično se prenosi u međuelektrodni volumen odnoseći krute čestice (u obliku krhotina) i obnavljaju se izolacijska svojstva dielektrika. Nakon protoka struje, razlika potencijala između dviju elektroda se vraća na ono što je bila prije proboja, tako da može doći do novog proboja tekućeg dielektrika. Naši moderni strojevi s električnim pražnjenjem (EDM) nude numerički kontrolirane pokrete i opremljeni su pumpama i sustavima za filtriranje dielektričnih tekućina.

 

Obrada električnim pražnjenjem (EDM) je metoda strojne obrade koja se uglavnom koristi za tvrde metale ili one koje bi bilo vrlo teško obraditi konvencionalnim tehnikama. EDM obično radi sa svim materijalima koji su električni vodiči, iako su također predložene metode za strojnu obradu izolacijske keramike s EDM-om. Točka taljenja i latentna toplina taljenja svojstva su koja određuju volumen uklonjenog metala po pražnjenju. Što su ove vrijednosti veće, to je sporiji stupanj uklanjanja materijala. Budući da proces obrade električnim pražnjenjem ne uključuje nikakvu mehaničku energiju, tvrdoća, čvrstoća i žilavost obratka ne utječu na brzinu uklanjanja. Frekvencija pražnjenja ili energija po pražnjenju, napon i struja variraju kako bi se kontrolirale brzine uklanjanja materijala. Brzina uklanjanja materijala i hrapavost površine rastu s povećanjem gustoće struje i smanjenjem frekvencije iskre. Možemo izrezati zamršene konture ili šupljine u predkaljenom čeliku pomoću EDM-a bez potrebe za toplinskom obradom da bi ih omekšali i ponovno očvrsnuli. Ovu metodu možemo koristiti s bilo kojim metalom ili metalnim legurama kao što su titan, hastelloy, kovar i inconel. Primjene EDM procesa uključuju oblikovanje polikristalnih dijamantnih alata. EDM se smatra netradicionalnom ili nekonvencionalnom metodom strojne obrade zajedno s procesima kao što su elektrokemijska strojna obrada (ECM), rezanje vodenim mlazom (WJ, AWJ), lasersko rezanje. S druge strane, konvencionalne metode strojne obrade uključuju tokarenje, glodanje, brušenje, bušenje i druge procese čiji se mehanizam uklanjanja materijala u osnovi temelji na mehaničkim silama. Elektrode za elektroerozijsku obradu (EDM) izrađuju se od grafita, mesinga, bakra i legure bakra i volframa. Mogući su promjeri elektroda do 0,1 mm. Budući da je trošenje alata neželjena pojava koja nepovoljno utječe na točnost dimenzija u EDM-u, koristimo prednosti procesa koji se zove NO-WEAR EDM, mijenjanjem polariteta i korištenjem bakrenih alata za smanjenje trošenja alata.

 

U idealnom slučaju, obrada električnim pražnjenjem (EDM) može se smatrati nizom probijanja i obnavljanja dielektrične tekućine između elektroda. Međutim, u stvarnosti je uklanjanje krhotina iz područja između elektroda gotovo uvijek djelomično. To uzrokuje da se električna svojstva dielektrika u području među elektrodama razlikuju od njihovih nominalnih vrijednosti i da se mijenjaju s vremenom. Udaljenost među elektrodama (iskrište) podešava se pomoću upravljačkih algoritama određenog stroja koji se koristi. Iskrište u EDM-u nažalost ponekad može biti kratko spojeno krhotinama. Kontrolni sustav elektrode možda neće uspjeti reagirati dovoljno brzo da spriječi kratki spoj dviju elektroda (alat i izradak). Ovaj neželjeni kratki spoj pridonosi uklanjanju materijala drugačije od idealnog slučaja. Veliku važnost pridajemo akciji ispiranja kako bismo obnovili izolacijska svojstva dielektrika tako da se struja uvijek događa u točki međuelektrodnog područja, čime se smanjuje mogućnost neželjene promjene oblika (oštećenja) alatne elektrode i obratka. Kako bi se dobila određena geometrija, EDM alat se vodi duž željene staze vrlo blizu obratka bez dodirivanja. Veliku pozornost posvećujemo izvedbi kontrole kretanja u uporabi. Na taj način dolazi do velikog broja strujnih pražnjenja/iskri, a svako pridonosi uklanjanju materijala kako s alata tako i iz obratka, pri čemu nastaju mali krateri. Veličina kratera je funkcija tehnoloških parametara postavljenih za određeni posao koji je pri ruci, a dimenzije mogu varirati od nanoskala (kao u slučaju mikro-EDM operacija) do nekoliko stotina mikrometara u uvjetima grube obrade. Ovi mali krateri na alatu uzrokuju postupnu eroziju elektrode koja se naziva "trošenje alata". Kako bismo spriječili štetan učinak habanja na geometriju izratka, kontinuirano mijenjamo elektrodu alata tijekom operacije strojne obrade. Ponekad to postižemo upotrebom žice koja se stalno mijenja kao elektrode (ovaj EDM postupak se također naziva WIRE EDM ). Ponekad alat-elektrodu koristimo na način da je samo njen mali dio uključen u proces obrade i taj dio se redovito mijenja. To je, na primjer, slučaj kada se koristi rotirajući disk kao alat-elektroda. Ovaj proces se zove EDM BRUŠENJE. Još jedna tehnika koju primjenjujemo sastoji se od upotrebe skupa elektroda različitih veličina i oblika tijekom iste EDM operacije kako bi se kompenziralo trošenje. Ovu tehniku nazivamo višestrukim elektrodama, a najčešće se koristi kada alatna elektroda replicira u negativu željeni oblik i pomiče se prema proizvodu duž jednog smjera, obično okomitog smjera (tj. z-osi). Ovo nalikuje utapanju alata u dielektričnu tekućinu u koju je uronjen radni predmet i stoga se naziva DIE-SINKING EDM (ponekad se naziva_cc781905-5c 3194-bb3b-136bad5cf58d_KONVENCIONALNI EDM or RAM EDM). Strojevi za ovu operaciju nazivaju se SINKER EDM. Elektrode za ovu vrstu EDM imaju složene oblike. Ako se konačna geometrija dobije pomoću elektrode obično jednostavnog oblika koja se pomiče u nekoliko smjerova i također je podložna rotacijama, to nazivamo EDM GLODANJE. Količina istrošenosti je strogo ovisna o tehnološkim parametrima koji se koriste u radu (polaritet, maksimalna struja, napon otvorenog kruga). Na primjer, u micro-EDM, također poznatom kao  m-EDM, ti su parametri obično postavljeni na vrijednosti koje uzrokuju ozbiljno trošenje. Stoga je habanje veliki problem u tom području koji minimiziramo koristeći svoje akumulirano znanje i iskustvo. Na primjer, kako bi se smanjilo trošenje grafitnih elektroda, digitalni generator, kojim se može upravljati unutar milisekundi, mijenja polaritet dok dolazi do elektroerozije. To rezultira učinkom sličnim galvanizaciji koja kontinuirano taloži erodirani grafit natrag na elektrodu. U drugoj metodi, takozvanom "Zero Wear" krugu, minimiziramo učestalost pokretanja i zaustavljanja pražnjenja, održavajući ga uključenim što je dulje moguće. Stopa skidanja materijala kod strojne obrade električnim pražnjenjem može se procijeniti iz:

 

MRR = 4 x 10 exp(4) x I x Tw exp (-1,23)

 

Ovdje je MRR u mm3/min, I je struja u amperima, Tw je talište obratka u K-273,15K. exp označava eksponent.

 

S druge strane, stopa trošenja Wt elektrode može se dobiti iz:

 

Wt = (1,1 x 10exp(11)) x I x Ttexp(-2,38)

 

Ovdje je Wt u mm3/min, a Tt je talište materijala elektrode u K-273,15K

 

Konačno, omjer istrošenosti obratka prema elektrodi R može se dobiti iz:

 

R = 2,25 x Trexp (-2,38)

 

Ovdje je Tr omjer tališta obratka i elektrode.

 

 

 

SINKER EDM :

 

Sinker EDM, koji se naziva i kao CAVITY TYPE EDM or CAVITY TYPE EDM, sastoji se od obratka u tekućini i subelektrodi VOLUME Elektroda i obradak spojeni su na napajanje. Napajanje stvara električni potencijal između njih dvoje. Kako se elektroda približava izratku, dolazi do proboja dielektrika u tekućini, formirajući plazma kanal, i mala iskra preskače. Iskre obično padaju jedna po jedna jer je vrlo malo vjerojatno da različita mjesta u međuelektrodnom prostoru imaju identične lokalne električne karakteristike koje bi omogućile pojavu iskre na svim takvim mjestima istovremeno. Stotine tisuća ovih iskri se događaju na nasumičnim točkama između elektrode i obratka u sekundi. Kako osnovni metal erodira, a iskrište se zatim povećava, naš CNC stroj automatski spušta elektrodu kako bi se proces mogao nastaviti bez prekida. Naša oprema ima kontrolne cikluse poznate kao ''on time'' i ''off time''. Postavka vremena uključivanja određuje duljinu ili trajanje iskre. Dulje vrijeme rada stvara dublju šupljinu za tu iskru i sve naredne iskre za taj ciklus, stvarajući grublju završnu obradu na izratku i obrnuto. Vrijeme isključenja je vremenski period u kojem se jedna iskra zamijeni drugom. Dulje vrijeme isključenja omogućuje dielektričnoj tekućini ispiranje kroz mlaznicu kako bi se očistila erodirana krhotina, čime se izbjegava kratki spoj. Ove se postavke podešavaju u mikro sekundama.

 

 

 

WIRE EDM :

 

In WIRE ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING (WEDM), also called WIRE-CUT EDM or WIRE CUTTING, we feed a tanka jednožilna metalna žica od mjedi kroz radni komad, koji je uronjen u spremnik dielektrične tekućine. Wire EDM je važna varijacija EDM-a. Povremeno koristimo EDM rezanu žicom za rezanje ploča debljine do 300 mm i za izradu probijača, alata i matrica od tvrdih metala koje je teško obraditi drugim proizvodnim metodama. U ovom procesu koji nalikuje konturnom rezanju tračnom pilom, žica, koja se stalno dovodi iz kalema, drži se između gornje i donje dijamantne vodilice. Vodilice upravljane CNC-om pomiču se u ravnini x–y, a gornja vodilica se također može pomicati neovisno po osi z–u–v, stvarajući mogućnost rezanja suženih i prijelaznih oblika (kao što je krug na dnu i kvadrat na vrh). Gornja vodilica može kontrolirati pomake osi u x–y–u–v–i–j–k–l–. To omogućuje WEDM-u rezanje vrlo zamršenih i delikatnih oblika. Prosječni rezni rez naše opreme koji postiže najbolju ekonomsku cijenu i vrijeme obrade je 0,335 mm korištenjem Ø 0,25 mesingane, bakrene ili volframove žice. Međutim, gornje i donje dijamantne vodilice naše CNC opreme točne su do oko 0,004 mm i mogu imati putanju rezanja ili zarez od samo 0,021 mm pomoću žice Ø 0,02 mm. Tako da su stvarno uski krojevi mogući. Širina rezanja veća je od širine žice jer dolazi do iskrenja od strane žice do obratka, uzrokujući eroziju. Ovo ''overcut'' je neophodno, za mnoge je primjene predvidljivo i stoga se može nadoknaditi (u mikro-EDM to nije čest slučaj). Namoti žice su dugački—namotaj žice od 0,25 mm od 8 kg dugačak je nešto više od 19 kilometara. Promjer žice može biti samo 20 mikrometara, a preciznost geometrije je u blizini +/- 1 mikrometar. Žicu obično koristimo samo jednom i recikliramo je jer je relativno jeftina. Putuje konstantnom brzinom od 0,15 do 9 m/min i konstantan zarez (utor) se održava tijekom rezanja. U postupku elektroerozije rezanjem žice koristimo vodu kao dielektričnu tekućinu, kontrolirajući njezin otpor i druga električna svojstva pomoću filtara i deionizacijskih jedinica. Voda ispire odrezane ostatke dalje od zone rezanja. Ispiranje je važan čimbenik u određivanju maksimalne brzine napredovanja za određenu debljinu materijala i stoga je održavamo dosljednom. Brzina rezanja u EDM žici navedena je u smislu površine poprečnog presjeka izrezane po jedinici vremena, kao što je 18 000 mm2/h za alatni čelik D2 debljine 50 mm. Linearna brzina rezanja za ovaj slučaj bila bi 18 000/50 = 360 mm/h Brzina skidanja materijala u EDM žici je:

 

MRR = Vf xhxb

 

Ovdje je MRR u mm3/min, Vf je brzina dodavanja žice u radni komad u mm/min, h je debljina ili visina u mm, a b je rez, što je:

 

b = dw + 2s

 

Ovdje je dw promjer žice, a s razmak između žice i obratka u mm.

 

Uz strože tolerancije, naši moderni višeosni EDM obradni centri za rezanje žice dodali su značajke kao što su više glava za rezanje dvaju dijelova u isto vrijeme, kontrole za sprječavanje loma žice, značajke automatskog narezivanja navoja u slučaju loma žice i programirane strategije strojne obrade za optimizaciju rada, sposobnosti ravnog i kutnog rezanja.

 

Wire-EDM nam nudi niska zaostala naprezanja, jer ne zahtijeva velike sile rezanja za uklanjanje materijala. Kada je energija/snaga po impulsu relativno niska (kao u završnoj obradi), očekuje se mala promjena u mehaničkim svojstvima materijala zbog niskih zaostalih naprezanja.

 

 

 

ELEKTRIČNO BRUSENJE (EDG) : Brusne ploče ne sadrže abrazive, izrađene su od grafita ili mesinga. Iskre koje se ponavljaju između rotirajućeg kotača i izratka uklanjaju materijal s površina izratka. Stopa uklanjanja materijala je:

 

MRR = K x I

 

Ovdje je MRR u mm3/min, I je struja u amperima, a K je faktor materijala obratka u mm3/A-min. Često koristimo brušenje električnim pražnjenjem za piljenje uskih proreza na komponentama. Ponekad kombiniramo EDG (Electrical-Discharge Grinding) proces s ECG (Electrochemical Grinding) procesom gdje se materijal uklanja kemijskim djelovanjem, električna pražnjenja iz grafitnog kotača razbijaju oksidni film i ispiraju ga elektrolit. Proces se zove ELECTROCHEMICAL-DISCHARGE GRINDING (ECDG). Iako ECDG proces troši relativno više energije, on je brži proces od EDG. Ovom tehnikom uglavnom brusimo alate od tvrdog metala.

 

 

 

Primjene obrade električnim pražnjenjem:

 

Proizvodnja prototipa:

 

EDM proces koristimo u izradi kalupa, proizvodnji alata i kalupa, kao i za izradu prototipova i proizvodnih dijelova, posebno za zrakoplovnu, automobilsku i elektroničku industriju u kojima su proizvodne količine relativno niske. U Sinker EDM, elektroda od grafita, bakrenog volframa ili čistog bakra strojno se obrađuje u željeni (negativni) oblik i ubacuje u radni komad na kraju okomitog cilindra.

 

Izrada kalupa za kovani novac:

 

Za izradu matrica za izradu nakita i bedževa postupkom kovanja (žigosanja) pozitivni master može biti izrađen od čistog srebra, budući da je (uz odgovarajuće postavke stroja) master značajno erodiran i koristi se samo jednom. Rezultirajuća negativna matrica se zatim stvrdnjava i koristi u čekiću za proizvodnju žigosanih ploča iz izrezanih listova od bronce, srebra ili legure zlata niske otpornosti. Za značke ti se ravni mogu dodatno oblikovati u zakrivljenu površinu pomoću druge matrice. Ova vrsta EDM obično se izvodi uronjena u dielektrik na bazi ulja. Gotov predmet može se dodatno oplemeniti tvrdim (staklo) ili mekim (boja) emajliranjem i/ili galvanizirati čistim zlatom ili niklom. Mekši materijali kao što je srebro mogu biti ručno gravirani kao profinjenost.

 

Bušenje malih rupa:

 

Na našim EDM strojevima za rezanje žicom koristimo EDM za bušenje malih rupa kako bismo napravili prolaznu rupu u radnom predmetu kroz koji se provlači žica za rad erozije sa žičanim rezanjem. Odvojene EDM glave posebno za bušenje malih rupa montirane su na naše strojeve za rezanje žicom koji omogućuju da se s velikih kaljenih ploča erodiraju gotovi dijelovi prema potrebi i bez prethodnog bušenja. Također koristimo EDM s malim rupama za bušenje nizova rupa na rubovima turbinskih lopatica koje se koriste u mlaznim motorima. Protok plina kroz ove male rupe omogućuje motorima da koriste više temperature nego što je to inače moguće. Visokotemperaturne, vrlo tvrde monokristalne legure od kojih su izrađene ove oštrice čine konvencionalnu obradu ovih rupa s visokim omjerom širine i visine izuzetno teškom, pa čak i nemogućom. Ostala područja primjene EDM s malim rupama je stvaranje mikroskopskih otvora za komponente sustava goriva. Osim integriranih EDM glava, postavljamo samostalne EDM strojeve za bušenje malih rupa s x–y osi za obradu slijepih ili prolaznih rupa. EDM buši rupe s dugom mjedenom ili bakrenom cijevnom elektrodom koja se okreće u steznoj glavi sa stalnim protokom destilirane ili deionizirane vode koja teče kroz elektrodu kao sredstvo za ispiranje i dielektrik. Neki EDM uređaji za bušenje malih rupa mogu izbušiti 100 mm mekog ili čak očvrslog čelika za manje od 10 sekundi. Ovim se bušenjem mogu napraviti rupe između 0,3 mm i 6,1 mm.

 

Strojna obrada raspadanjem metala:

 

Imamo i specijalne EDM strojeve za specifičnu namjenu uklanjanja polomljenog alata (svrdla ili nareznica) iz radnih komada. Ovaj proces se naziva ''strojna obrada dezintegracijom metala''.

 

 

 

Prednosti i nedostaci obrade električnim pražnjenjem:

 

Prednosti EDM-a uključuju strojnu obradu:

 

- Složeni oblici koje bi inače bilo teško proizvesti konvencionalnim alatima za rezanje

 

- Izuzetno tvrd materijal s vrlo malim tolerancijama

 

- Vrlo mali radni komadi gdje konvencionalni alati za rezanje mogu oštetiti dio zbog prevelikog pritiska alata za rezanje.

 

- Nema izravnog kontakta između alata i obratka. Stoga se osjetljivi dijelovi i slabi materijali mogu obraditi bez ikakvog izobličenja.

 

- Može se postići dobra završna obrada površine.

 

- Vrlo fine rupe se mogu jednostavno izbušiti.

 

 

 

Nedostaci EDM-a uključuju:

 

- Spora brzina uklanjanja materijala.

 

- Dodatno vrijeme i trošak koji se koristi za izradu elektroda za EDM klip/utapač.

 

- Reproduciranje oštrih kutova na izratku je teško zbog trošenja elektrode.

 

- Potrošnja energije je velika.

 

- Formira se ''Overcut''.

 

- Tijekom obrade dolazi do prekomjernog trošenja alata.

 

- Električni nevodljivi materijali mogu se strojno obrađivati samo uz određenu postavku procesa.

bottom of page