ما هي عملية التصنيع بالتفريغ الكهربائي (EDM)؟

تُعدّ عملية التصنيع بالتفريغ الكهربائي (EDM) عملية تصنيع تعتمد بشكل أساسي على استخدام قطب كهربائي للتفريغ (قطب EDM) ذي شكل هندسي محدد لحرق هذا الشكل على قطعة معدنية (موصلة). وتُستخدم هذه العملية بشكل شبه دائم في قوالب الحقن المخصصة، وقوالب الصب، وقوالب التشكيل، وقوالب القطع، وأجزاء التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC)، وغيرها. وهي عملية أساسية في مصانع قوالب الحقن وأجزاء التصنيع باستخدام الحاسوب.

الخلفية التاريخية لموسيقى "EDM"

اكتُشف مبدأ "التصنيع بالتفريغ الكهربائي" في أواخر القرن التاسع عشر، ولكن لم يُكتشف إلا في أربعينيات القرن العشرين على يد الزوجين السوفيتيين لازارينكو أن درجة الحرارة العالية الفورية للتصنيع بالتفريغ الكهربائي تُسبب انصهار المعدن وتحوله إلى غاز وتآكله موضعيًا، وذلك أثناء دراسة ظاهرة التآكل الناتج عن شرارة التفريغ الكهربائي في نقاط تلامس المفاتيح، مما أدى إلى ابتكار طريقة التصنيع بالتفريغ الكهربائي. وفي عام ١٩٤٣، طوّرا أول تطبيق عملي في العالم لـ"التصنيع بالتفريغ الكهربائي" لتطبيق ظاهرة التآكل الكهربائي فعليًا في الإنتاج والتصنيع.

مجالات تطبيق "EDM"

"EDM" is widely used in the processing of various metal parts, and is particularly suitable for processing complex or fine holes and features. Due to its high precision (tolerance range can reach +/- 0.005 mm), it and CNC machining of 5-axis CNC machine are one of the relatively high-precision methods in mechanical processing. EDM processing has significant advantages in the production of complex-shaped workpieces, low-rigidity workpieces and micro-structures. CNC machining car parts, plastic moulding parts, CNC machining for medical devices, plastic mold parts, these products have complex structures or smooth outer surfaces, so "EDM processing" is the most ideal choice at this time. At the same time, it can also ensure that customized metal parts are within a very small tolerance range, which is suitable for high-precision products or parts. Therefore, sometimes some precision machining parts of CNC machining have local complex structures and very small tolerances, and can also be processed by "EDM"

مزايا وعيوب معالجة EDM

المزايا:

نطاق تطبيق واسع: يمكن معالجة أي مادة موصلة.

لا يتطلب قوة قطع: مناسب بشكل خاص لمعالجة قطع العمل ذات الأشكال المعقدة، وقطع العمل ذات الصلابة المنخفضة، والهياكل الدقيقة.

دقة عالية: يمكن تحقيق معالجة عالية الدقة بنطاق تفاوت صغير.

مرونة عالية: يمكن تعديل معلمات النبض حسب الحاجة، وهي مناسبة للمعالجة ثلاثية المراحل للخشن والناعم والناعم.

العيوب:

سرعة المعالجة البطيئة: نظرًا للحفر الموضعي للمواد عند درجات حرارة عالية، فإن سرعة المعالجة بطيئة نسبيًا (أبطأ بعدة مرات من المعالجة المباشرة باستخدام الحاسوب).

فقدان قطب الأداة: سيفقد قطب الأداة أثناء الاستخدام، مما يؤثر على كفاءة المعالجة ودقة التشكيل (قطب الأداة هو "الذكر النحاسي" المستخدم للتفريغ المصنوع بواسطة معالجة CNC أولاً).

إن معالجة الأجزاء الدائرية ليست بنفس كفاءة "الخراطة باستخدام الحاسوب"، لذلك عندما نواجه أجزاء معدنية دائرية، فإننا نستخدم عمومًا "الخراطة باستخدام الحاسوب" للمعالجة.

تُعتبر عملية EDM عملية معالجة بدون تلامس.

لا يوجد تلامس مباشر بين قطب الأداة وقطعة العمل، بل توجد فجوة ناتجة عن تفريغ شراري. تتراوح هذه الفجوة عادةً بين 0.05 و0.3 مم، وقد تصل أحيانًا إلى 0.5 مم أو حتى أكبر. تُملأ هذه الفجوة بسائل التشغيل. أثناء عملية المعالجة، يُستخدم تفريغ نبضي عالي الجهد لتفريغ قطعة العمل وتآكلها.

يمكنها "استخدام الليونة للتغلب على الصلابة".

بما أن عملية التفريغ الكهربائي تستخدم الطاقة الكهربائية والحرارية مباشرةً لإزالة المواد المعدنية، فإنها لا تعتمد كثيراً على قوة وصلابة مادة قطعة العمل. لذلك، يمكن استخدام أقطاب كهربائية لينة لمعالجة قطع العمل الصلبة لتحقيق مبدأ "استخدام الليونة للتغلب على الصلابة".

يمكنها معالجة أي مواد معدنية ومواد موصلة يصعب معالجتها.

بما أن إزالة المواد أثناء المعالجة تتم بفعل التأثيرات الكهربائية والحرارية للتفريغ الكهربائي، فإن قابلية تشغيل المادة تعتمد بشكل أساسي على موصليتها وخصائصها الحرارية، مثل درجة انصهارها، ودرجة غليانها، وسعتها الحرارية النوعية، وموصلية حرارتها، ومقاومتها الكهربائية، وما إلى ذلك، ولا تكاد ترتبط بخصائصها الميكانيكية (صلابتها، وقوتها، وما إلى ذلك). وهذا من شأنه أن يتجاوز قيود عمليات القطع التقليدية باستخدام الأدوات، ويتيح استخدام أدوات لينة لمعالجة قطع العمل الصلبة والمتينة، بل وحتى معالجة المواد فائقة الصلابة مثل الماس متعدد البلورات ونيتريد البورون المكعب.

CNC EDM هو اختصار لـ "التشغيل بالتفريغ الكهربائي باستخدام التحكم الرقمي الحاسوبي". يُستخدم هذا النظام للتحكم الرقمي الحاسوبي في عمليات التشغيل بالتفريغ الكهربائي، مما يُتيح إمكانية التشغيل متعدد المحاور. يُحقق CNC EDM تحكمًا آليًا عبر الحواسيب لإنجاز عمليات تشغيل معقدة ودقيقة بالتفريغ الكهربائي. في عملية التشغيل الفعلية، يُرسل الحاسوب تعليمات للتحكم في آلة التشغيل بالتفريغ الكهربائي وفقًا لبرنامج الإدخال، وذلك لتحقيق التشغيل أحادي المحور أو متعدد المحاور باستخدام التحكم الرقمي الحاسوبي.
باختصار، تُستخدم معدات "التصنيع بالتفريغ الكهربائي" على نطاق واسع في تصنيع الأجزاء المعدنية حسب الطلب، وقوالب الحقن، وقوالب الصب. نستخدم هذه العملية في قوالب حقن السيارات المصممة خصيصًا، وقوالب التصنيع الدقيقة في المجال الطبي، وقوالب الصب لصناعة الطائرات بدون طيار، والأجزاء المعدنية الدقيقة للسيارات، وغيرها من الأجزاء المعقدة وعالية الدقة التي تتم معالجتها باستخدام آلات التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC). إنها معدات أساسية لمصنعي مكونات السيارات.