كشف النقاب عن القطع بالقطع السلكي EDM: دورها في التصنيع الحديث
جدول المحتويات
ما هو القطع باستخدام EDM السلكي؟
القطع السلكي، الذي يُطلق عليه أيضًا تقنية القطع بالتفريغ الكهربائي (EDM) السلكي (التفريغ الكهربائي) هي تقنية معالجة المعادن، والمعروفة أيضًا باسم القطع السلكي لأداة القطع الآلي، وهي طريقة عملية تستخدم أقطابًا خطية للتشغيل الآلي بالتفريغ الكهربائي. إنها تقطع من خلال التفريغ النبضي بين سلك القطب الكهربائي وقطعة العمل، وهي مناسبة لمعالجة مختلف المواد الموصلة للكهرباء، خاصة في مجال الآلات الدقيقة.
مبدأ وعمليات القطع بالإلكترونيات السلكية EDM
المبدأ
قطع EDM السلكي هو تقنية تستخدم التفريغ الكهربائي لقطع المعادن. تتحكم هذه التقنية في المسافة بين القطب الكهربائي والمادة التي يتم قطعها ضمن نطاق معين، وتطبق جهدًا عالي التردد لتشكيل تفريغ شرارة كهربائية بين القطب الكهربائي وقطعة الشغل، مما يتسبب في ذوبان وأكسدة سطح قطعة الشغل، وتشكيل فقاعات بين القطب الكهربائي وقطعة الشغل. يعمل تفريغ الشرارة الكهربائية المتكون بالتناوب بين القطب وقطعة الشغل على تقشير المواد السطحية لقطعة الشغل باستمرار، وبالتالي تحقيق القطع.
العمليات
يمكن تقسيم عملية القطع باستخدام EDM السلكي إلى ثلاث مراحل.
- تكوين قوس كهربائي بين القطب وقطعة العمل: في القطع عبر الإنترنت، يتم استخدام سلك معدني رفيع وموصل كقطب كهربائي. تكون المسافة بين القطب الكهربائي وقطعة العمل صغيرة جدًا، ولكن لا يوجد اتصال مادي مباشر. ومن خلال تطبيق جهد عالٍ، يتم تشكيل تفريغ قوس كهربائي.
- يولد القوس مناطق ذات درجة حرارة عالية وضغط مرتفع: تكون الطاقة الناتجة عن التفريغ القوسي عالية جدًا، مما يتسبب في تسخين المعدن الموجود على سطح قطعة العمل على الفور إلى حالة درجة حرارة عالية. يمكن أن تتسبب هذه المنطقة ذات درجة الحرارة العالية والضغط العالي في حدوث تبخر وتآكل على سطح المعدن.
- تآكل المعادن وإزالتها: في المناطق ذات درجات الحرارة العالية والضغط العالي، تبدأ المعادن في التآكل والذوبان. يتم غسل جزيئات المعادن المتآكلة عن طريق موجات الصدمة، وبالتالي تحقيق إزالة قطع الشغل المعدنية. يتحرك القوس باستمرار بين القطب الكهربائي وقطعة العمل، مما يتيح عملية القطع بأكملها لتشكيل الشكل المطلوب على سطح المعدن.
تحدث إزالة المواد أثناء معالجة القطع بالأسلاك بسبب تأثير الشرر على سطح قطعة العمل. وهذه الشرارات ليست تيارات مستمرة، ولكنها تيارات قصيرة تحدث ملايين المرات في الثانية الواحدة.
ميزات القطع باستخدام EDM السلكي
- يمكن للقطع باستخدام EDM السلكي قطع المواد الموصلة وأشباه الموصلات ذات الصلابة العالية والقوة والهشاشة والمتانة التي يصعب أو يستحيل معالجتها باستخدام الطرق التقليدية.
- نظرًا لسلك القطب الكهربائي الرفيع للغاية، يمكنه معالجة الثقوب الصغيرة غير المنتظمة، والفجوات الضيقة، والأجزاء المعقدة الشكل.
- يتأثر سطح قطعة العمل التي تتم معالجتها بالحد الأدنى من الحرارة، مما يجعلها مناسبة لمعالجة المواد الحساسة للحرارة في المصانع. وفي الوقت نفسه، نظرًا لتركيز طاقة النبض في نطاق صغير جدًا، تكون دقة المعالجة عالية.
- أثناء عملية التصنيع الآلي، لا يوجد تلامس مباشر بين الأداة وقطعة العمل، ولا توجد قوة قطع كبيرة.
- نظرًا لدرزة القطع الرقيقة وحقيقة أن قطعة العمل فقط هي التي تتعرض للتشغيل الآلي الكنتوري، فإن الكمية الفعلية لتآكل المعدن صغيرة جدًا، مما يؤدي إلى معدل استخدام مرتفع.
- بالمقارنة مع التشكيل بالتفريغ الكهربائي، فإن استخدام أقطاب الأسلاك بدلاً من أقطاب التشكيل يلغي تكاليف تصميم وتصنيع أدوات التشكيل ويقلل من وقت إعداد الإنتاج.
الاختلافات بين القطع بالتشغيل الآلي السلكي والتشغيل الآلي التقليدي
مبادئ مختلفة
كل من القطع باستخدام EDM السلكي و التصنيع الآلي بالتفريغ الكهربائي （EDM）هي معدات لقطع المعادن تعتمد على مبدأ التصنيع الآلي بالتفريغ الكهربائي، ولكن مبادئها لها بعض الاختلافات.
القطع السلكي هو استخدام أسلاك القطب الكهربائي كأدوات قطع لإجراء القطع المغمور على قطع العمل. من خلال تحريك أسلاك القطب الكهربائي باستمرار إلى أسفل، يتم قطع أشكال وأحجام مختلفة من قطعة العمل. تولد ماكينة القطع بالقطع السلكي EDM تفريغ شرارة كهربائية على سطح قطعة العمل، وتزيل المواد المعدنية الموجودة على سطح قطعة العمل من خلال الاستئصال بالتفريغ، وبالتالي تحقيق القطع.
مواد مختلفة مناسبة
هناك أيضًا بعض الاختلافات في نطاق التطبيق بين القطع السلكي وآلة EDM التقليدية.
قطع الأسلاك مناسب لقطع مختلف المواد المعدنية، خاصة لقطع العمل ذات الصلابة العالية. يمكن لقطع الأسلاك تحقيق تأثيرات قطع عالية الدقة وسريعة. إن قطع EDM الماكينة مناسبة لقطع جميع أنواع المواد الموصّلة، بما في ذلك المعادن والسبائك والسيراميك وغيرها من المواد، ويمكنها تحقيق تأثير قطع عالي الدقة.
تأثيرات معالجة مختلفة
هناك أيضًا اختلافات في تأثيرات التشغيل الآلي بين القطع بالسلك والتشغيل الآلي بالتفريغ الكهربائي.
يمكن أن يحقق القطع السلكي نتائج تصنيع آلي عالية الدقة، خاصةً في صنع القِطع الصغيرة والمعقدة. التأثير الآلي لـ التصنيع الآلي بالتفريغ الكهربائي دقيقة للغاية أيضًا، ولكن لا يمكنها قطع الثقوب الداخلية الصغيرة والأشكال المعقدة.
بيئات الاستخدام المختلفة
هناك أيضًا اختلافات في بيئة الاستخدام بين القطع السلكي والتشغيل الآلي بالتفريغ الكهربائي.
يجب عادةً إجراء عملية القطع السلكي في بيئة نيتروجين أو بيئة غاز خامل أخرى لمنع الأكسدة الناتجة عن التفريغ من تلويث سطح القطع. تتطلب ماكينات التفريغ الكهربائي القطع في الزيت أو غيره من الوسائط العازلة لمنع حدوث دوائر كهربائية قصيرة بين أسلاك القطب الكهربائي وقطع العمل.
تطبيقات القطع بالإلكترونيات السلكية EDM
يستخدم القطع السلكي EDM على نطاق واسع في مختلف مجالات التصنيع. على سبيل المثال، مجالات مثل تصنيع السيارات، والفضاء، والإلكترونيات، والقوالب، والمعدات الطبية، والأدوات الدقيقة، وما إلى ذلك.
- تصنيع القوالب: يمكن استخدام القطع السلكي في صناعة تصنيع القوالب لقطع المواد المعدنية وغير المعدنية المعقدة الشكل بسرعة ودقة.
- التصنيع الميكانيكي: القطع السلكي مناسب لمختلف الصناعات التحويلية الميكانيكية ويمكنه تصنيع قطع العمل والأجزاء المختلفة بكفاءة ودقة.
- المجوهرات: يمكن استخدام معالجة قطع الأسلاك لإنتاج المجوهرات، والتي يمكنها قطع وتلميع مختلف الأحجار الكريمة والمواد المعدنية بدقة.
- الأجهزة الإلكترونية: يمكن استخدام معالجة قطع الأسلاك في صناعة الأجهزة الإلكترونية، مثل قطع الرقائق ولوحات الدوائر الإلكترونية وما إلى ذلك.
حالة تطوير ماكينات القطع بالآلات السلكية EDM في الصين
تنقسم آلة قطع الأسلاك إلى نوعين بناءً على سرعة السلك المختلفة ووضع الحركة: آلة التفريغ الكهربائي لقطع الأسلاك الترددية عالية السرعة (يشار إليها فيما يلي باسم "آلة قطع الأسلاك السريعة") وآلة التفريغ الكهربائي لقطع الأسلاك أحادية الاتجاه منخفضة السرعة (يشار إليها فيما يلي باسم "آلة قطع الأسلاك البطيئة")
تطوير ماكينة القطع بالإلكترونيات السلكية عالية السرعة
ماكينة قطع الأسلاك السريعة هي ماكينة تصنيع كهربائية فريدة من نوعها في الصين. بعد أربعين إلى خمسين عامًا من التطوير، أصبحت التكنولوجيا ناضجة تمامًا وتحتل مكانة مهمة في صناعة تصنيع الآلات في الصين. وهو أيضًا الطراز الرئيسي الذي يتم إنتاجه حاليًا في الصين، وتتمثل أكبر مزاياه في الهيكل البسيط، والتشغيل السهل، وتكلفة الاستخدام المنخفضة، وكفاءة المعالجة العالية، مع فعالية جيدة من حيث التكلفة.
يقوم سلك القطب الكهربائي لماكينة القطع السلكي السريع بحركة ترددية عالية السرعة، مع سرعة سلك تبلغ 8-10 م/ثانية. يمكن إعادة استخدام سلك القطب الكهربائي أثناء عملية التصنيع، ويتراوح قطر سلك القطب الكهربائي بين 0.12 و0.25 مم، وقطر 0.18 مم هو الأكثر استخدامًا; يمكن أن تصل خشونة سطح المادة المعالجة إلى R α: 3.2-1.6 ميكرومتر، مع كون القيمة المثلى 1 ميكرومتر فقط; دقة التصنيع الآلي القابلة للتحكم فيها من 0.01-0.02 مم.
نظرًا لعوامل مثل الفقدان السريع لسلك القطب الكهربائي، وضعف صلابة الهيكل المضيف، والتأثير الكبير لتغيرات درجة الحرارة في بيئة المعالجة، والدقة غير المستقرة، ونظام تغذية التحكم في الحلقة المفتوحة، والتغيرات في توصيل مائع العمل بمرور الوقت، فإن دقة المعالجة لماكينة القطع السلكي محدودة.
في السنوات الأخيرة، حقق المصنعون المحليون لماكينة قطع الأسلاك عالية السرعة تقدمًا كبيرًا في تحسين دقة ماكينة قطع الأسلاك الترددية (دقة تحديد المواقع ودقة تحديد المواقع المتكررة بشكل أساسي) وجودة سطح الأجزاء المشكّلة كاتجاهين متقدمين لتطوير المنتج. تم إحراز تقدم كبير في تكنولوجيا التصنيع المضيف، وتكنولوجيا الطاقة النبضية، وتكنولوجيا التحكم، وتكنولوجيا المعالجة، وجوانب أخرى.
تطوير ماكينة القطع بالإلكترونيات الكهربائية السلكية أحادية الاتجاه منخفضة السرعة
تقوم أسلاك القطب الكهربائي لماكينات التفريغ الكهربائي لقطع الأسلاك منخفضة السرعة (قطع الأسلاك البطيء أحادي الاتجاه) بحركة أحادية الاتجاه منخفضة السرعة، ولا تزيد سرعة قطع الأسلاك عمومًا عن 0.2 م/ثانية; أثناء المعالجة، يتم التخلص من سلك القطب الكهربائي بعد استخدام واحد، ومتطلبات قوة الشد ليست عالية. تكون مادة سلك القطب الكهربائي عمومًا عبارة عن سلك نحاسي مجلفن أو سلك نحاسي بقطر 0.03-0.35 مم. عندما تكون الإنتاجية عالية، يمكن استخدام الأسلاك النحاسية المجلفنة التي يقل قطرها عن 0.3 مم للمعالجة. يمكن أن تصل خشونة سطح المادة المعالجة بشكل عام إلى R α: 1.6-0.2 ميكرومتر، وتبلغ دقة المعالجة التي يمكن التحكم فيها 0.005-0.002 مم.
الخصائص الرئيسية هي: نظرًا للحركة أحادية الاتجاه لسلك القطب الكهربائي، والاستخدام لمرة واحدة، والتوتر المنتظم، والاهتزاز المنخفض، فإن مؤشرات استقرار المعالجة وخشونة السطح والدقة تتفوق على مؤشرات ماكينات القطع السلكي السريع.كان القطع السلكي البطيء أحادي الاتجاه هو النموذج الرئيسي الذي تم إنتاجه واستخدامه في الخارج. بدأت الصين في وقت متأخر نسبيًا في البحث عن أدوات ماكينات القطع السلكية البطيئة.
الخصائص الرئيسية هي: نظرًا للحركة أحادية الاتجاه لسلك القطب الكهربائي، والاستخدام لمرة واحدة، والتوتر المنتظم، والاهتزاز المنخفض، فإن مؤشرات استقرار المعالجة وخشونة السطح والدقة تتفوق على مؤشرات ماكينات القطع السلكي السريع.كان القطع السلكي البطيء أحادي الاتجاه هو النموذج الرئيسي الذي تم إنتاجه واستخدامه في الخارج. بدأت الصين في وقت متأخر نسبيًا في البحث عن أدوات ماكينات القطع السلكية البطيئة.
ومع ذلك، في السنوات الأخيرة، وبدعم من الصناديق الوطنية الخاصة، استثمر الباحثون والشركات الصينية قدراً كبيراً من جهود البحث والتطوير، وقد أكملوا الآن البحث والتطوير لجيل جديد من أدوات ماكينات القطع البطيء للأسلاك.
الخاتمة
كطريقة معالجة مهمة في التصنيع الحديث، يتميز قطع الأسلاك EDM بخصائص الدقة العالية وسرعة المعالجة السريعة وسماكة المعالجة الكبيرة، وهو جزء لا غنى عنه في التصنيع الحديث. في عملية التطوير المستقبلي، سيحقق القطع السلكي تدريجياً كفاءة أعلى وجودة معالجة أعلى، ليصبح دورًا مهمًا في عملية إنتاج التصنيع.
التعليقات
أحدث المنشورات
المدونات ذات الصلة
تركز مدونة Senyo على مشاركة معرفتنا الواسعة بتصنيع النماذج الأولية. نهدف من خلال مقالاتنا إلى دعمك في تحسين تصميم منتجك والتغلب على تعقيدات النماذج الأولية السريعة بشكل أكثر فعالية.
