ماشینکاری به روش اسپارک یا تخلیه الکتریکی (EDM)
افزايش گسترده نياز به فلزات سخت ، با استحكام زياد و مقاوم در مقابل گرما در مهندسي، به نيازهاي خاصي در زمينه تكنولوژي و تكنيكهاي ماشين كاري انجاميد. بنابراين بسياري از روشها در فرايندهاي ماشين كاري پيشرفت كرد . ماشين كاري با صوت ،ماشين كاري اشعه الكتروني، ماشين كاري پلاسما و ماشين كاري ليزري مثالهايي از اين فرايندهاي ماشين كاري هستند. ماشينهاي تخليه الکتريکي (EDM) بصورت فرايندهاي پرداخت فلزات رسانا ، توسط جرقه هاي الکتريکي مشخص ميشوند. در ابتدا براي از بين بردن براده‌هاي مته کاري و همچنين سوراخ کردن ابزارهاي ظريف و گرانبها بکار گرفته شد. امروزه EDM براي ساخت حفره‌ها و قالبهاي هندسي و غير هندسي بسيار پيچيده بکار ميرود. مفهوم ماشين كاري الكتريكي ممكن است به يك گروهي از فرايندها كه جريان الكتريكي را براي برداشتن فلزات بكار ميگيرند اطلاق شود.
در فرايند ماشين كاري الكتريكي بر خلاف ماشين كاري مكانيكي فلز ابزار ميتواند از فلز قطعه كار نرمتر باشد و براده برداري نيز هيچ ارتباطي به سختي مكانيكي قطعه كار ندارد. هر چند که فلزات سخت کمي سخت تر از فلزات نرم براده برداري ميشوند.
فرايندهاي ماشين كاري الكتريكي به دو دسته تقسيم ميشوند. اولين آنها ماشينهاي تخليه الكتريكي هستند. در اينجا اثر خوردگي از يك توالي سريع از پالسهاي الكتريكي در از بين بردن فلز از روي قطعه كار بكار گرفته مي‌شود. فرايند دوم ، فرايندهاي الكتروشيميايي و فرسايش با الكتروليت هستند. فرايند ماشين كاري تخليه الكتريكي يا بعبارت ديگر ماشين كاري اسپارک در اثر خوردگي جرقه الكتريكي بر روي هر دو الكترود پايه گذاري شده است.
دی الکتريک
در ابتدای کشف اسپارک در روسيه از هوا بعنوان دی الکتريک استفاده شد. بزودی کشف شد که مشتقات نفت مزايای زيادی نسبت به هوا دارند. استحکام آنها زياد بوده و با استفاده از مشتقات نفت از گپ کوچکتری ميتوان استفاده کرد و کيفيت اسپارک کاری با آن بسيار مطلوب تر شود. در اين نوع مواد فرکانس کار اسپارک ميتواند بيشتر گردد و ذرات برداشته شده براحتی توسط آن جابجا ميشوند.
وظايف دی الکتريک
- جداسازی يکی از مهمترين فوائد دی الکتريک عايق سازی بين الکترود و قطعه کار است. دی الکتريک باعث باريک شدن پهنای کانال جرقه نيز مي‌شود که اين به نوبه خود باعث بالا رفتن کيفيت سطح اسپارک مي‌شود.
- سيال انتخاب شده بايد تازمان وقوع شکست الکتريکي غير رسانا باقي بماند. زمانيکه ولتاژ فاصله هوائي به ولتاژ يونيزاسيون رسيد ، سيال بايد سريع بشکند ( شکست الکتريکي ) و پس از عمل تخليه باز سريع غير يونيزه گردد (جمله محاوره ای است و باید ویرایش شود). گرماي نهان تبخير سيال بايد بزرگ باشد تا تنها يک قسمت کوچکي از دي الکتريک تبخير شود و کانال اسپارک سطح کوچکي را به خود اختصاص مي‌دهد. در نتيجه آن چگالی انرژی بالا ميرود و دانه بندي اسپارک ريزتر گردد.
- خنک سازی دمای جرقه اسپارک در سطح الکترود و قطعه کار مقداری بين 8,000-12,000° C دارد اين گرمای بالا قطعه کار را سريع ذوب مي‌کند که دی الکتريک بايد هر دو سطح را خنک سازد. اگر الکترود خنک نگه داشته شود خوردگی آن نِيز کاهش می‌يابد.
- جابجائی ذرات براده برداری شده
شرايط لازم دی الکتريک
بطور تئوريک همه مايعاتی که عايق باشند ميتوانند بعنوان دی الکتريک مورد استفاده قرار گيرند. يک دی الکتريک بايد شرايط زير را داشته باشد:
- فرسايش: فرسايش زياد قطعه کار داشته باشد در حاليکه فرسايش الکترود توسط يونهای آن کم باشد. ( يونهای مثبت آن بسيار سنگين‌تر از يونهای منفی آن باشد)
- تاثير بر سلامتی: تحريک پوستی نداشته باشد، سمی نباشد، دود توليد نکند و بوی بد نداشته باشد. هيدروکربنهای اشباع نشده بر پوست تاثير دارند و نبايد بکار برده شوند. بر روی وان اسپارک يک سيستم تهويه بايد نصب شود مگر در مواردی که اسپارک فقط برای پرداخت بکار ميرود.
- نقطه اشتعال: دی الکتريک نبايد زود بخار شده و مشتعل شود. مايعات با درجه اشتعال پائين تر، گازهاي زيادي را توليد مي‌کنند که اين گازها سرعت ماشين کاري را پائين آورده و احتمال آتش گرفتگي را بالا مي برد.
- چگالی: مواد با چگالی بالا نرخ براده برداری بالائی دارند. چگالی مواد معمولا در دمای 15 درجه سانتيگراد محاسبه می‌شوند. دی الکتريکهای مورد استفاده امروزی چگالی بين 75/0الی85/0 دارند.
- چسبندگی يا ويسکوزيته: ويسکوزيته، فاکتور بسيار مهمي است. روغن با ويسکوزيته بالا براي این نوع ماشين کاري مناسب نمی‌باشد، زیرا چرخش روغن ما بين فاصله هوائي بسیار کوچک به سختي صورت مي‌گيرد.
- تعلیق ذرات: ذراتي که از قطعه کار يا الکترود برداشته ميشوند بخصوص کربن درنواحی مختلف ايجاد ناخالصی مي‌کند. دی الکتريک بايد اين ناخالصی‌ها را از روی ناحيه کار دور کند. بهتر است مقدار کمی از اين ناخالصی‌ها برای براده برداری بهتر روی ناحيه کار باقی بمانند اما غلظت ناخالصی‌ها نبايد بالا باشد. افزايش غلظت ناخالصی‌ها موجب بروز معادل نوشته شود arc مي‌شود. بعبارت ديگر ذرات ميِکرونی موجب کاهش سرعت براده برداری ميشوند و اضافه کردن مقداری ناخالصی به دی الکتريک خالص سرعت براده برداری آنرا بالا ميبرد.
- رنگ و واشرهای ماشين را حل نکند.
- عمر بالا : در دسترس بودن و در نهايت قيمت، ديگر پارامترهای مهم اسپارک هستند.
روغن مخصوص EDM
اين نوع از روغن دارای رنگی روشن، ويسکوزيته پائين، نقطه اشتعال بالا و بدون بو و فاقد مواد آروماتیک می باشد. همچنين ذارت براحتي فيلتر شده و جابجا مي گردند. از جمله خواص ديگر اين ماده ضد اکسيد اسيون بودن آنست که رسوب را کاهش مي دهد.
از محصولات روغن اسپارک بهزیست دیدن نمایید: