التفريغ الكهربائي (EDM) تقنية تشغيل دقيقة غير تقليدية. تُستخدم على نطاق واسع في تصنيع الأجزاء الميكانيكية. تتميز هذه التقنية بمزايا فريدة مقارنةً بطرق القطع التقليدية لتصنيع أجزاء معينة. في ظل ظروف خاصة، يمكن الحصول على قطع ذات تشطيب سطحي جيد باستخدام التفريغ الكهربائي. كما أنها تلبي متطلبات الرسومات التصميمية بدقة عالية وتحقق دقة تشغيل عالية. لذلك، يزداد استخدام التفريغ الكهربائي في مختلف الصناعات. سيناقش الجزء التالي من هذه المقالة ماهية التشطيب السطحي باستخدام التفريغ الكهربائي والعوامل المؤثرة عليه. بعد ذلك، سنستعرض طرق قياس التشطيب السطحي. وأخيرًا، سنناقش كيفية تحسين التشطيب السطحي باستخدام التفريغ الكهربائي ومجالات تطبيقه.
ما هو تشطيب سطح EDM؟
يشير مصطلح تشطيب سطح التفريغ الكهربائي (EDM) إلى الخشونة القابلة للقياس التي يتركها تآكل الشرر على قطعة عمل موصلة. ويُعرّف عادةً باستخدام معايير الخشونة مثل Ra وRz، بالإضافة إلى معايير القياس والإعدادات (مثل طول القطع والتقييم).
- را:يعتبر متوسط الخشونة الحسابي، والذي يتم قياسه بالميكرومتر (μm)، هو المعلمة الأكثر شيوعًا في المطبوعات.
- رزد:يمثل سلوك الذروة إلى الوادي على أطوال أخذ العينات المحددة ويكون أكثر حساسية للحفر أو المسامير المعزولة.
لا يقتصر تشطيب سطح EDM "الجيد" على المظهر فحسب، بل يجب أن يلبي المتطلبات الوظيفية مثل الختم، والانزلاق، وعمر التعب، وأداء الطلاء.
كيف يُنشئ EDM نسيج السطح
تُولّد تقنية EDM نسيجًا سطحيًا من خلال تفريغات متكررة تُذيب وتُبخّر كميات صغيرة من المادة، تاركةً فجوات دقيقة متداخلة. على عكس الطحن أو التجليخ، لا تُنتج تقنية EDM "طبقة" اتجاهية نظرًا لعدم وجود حافة قاطعة تتحرك على السطح.
بعد كل تفريغ، تتصلب بعض المواد المنصهرة على السطح، مشكلةً طبقةً بيضاء. هذه الطبقة، إلى جانب هندسة الفوهة، تجعل السطح يبدو متجانسًا، ولكنه يبقى خشنًا عند استخدام مقياس التضاريس.
إذا كانت مستويات الطاقة مرتفعة جدًا أو كان التنظيف غير مستقر، فقد يتحول التفريغ إلى قوس كهربائي. غالبًا ما ينتج عن ذلك حفر عشوائية، وملمس يشبه قشر البرتقال، وخشونة غير متناسقة في جميع المناطق.
المعلمات الرئيسية التي تتحكم في تشطيب سطح EDM
تعتمد جودة تشطيب سطح التفريغ الكهربائي على الطاقة الصادرة عن كل شرارة واستقرار الفجوة. يُحسّن انخفاض طاقة التفريغ وزيادة استقرار العملية خشونة السطح بشكل عام، حتى مع انخفاض سرعة القطع. فيما يلي المعايير الرئيسية التي تؤثر على Ra وRz:
- ذروة التيار (Ip):يُحدد تيار الذروة طاقة التفريغ وحجم الفوهة. يزيد ارتفاع قيمة Ip من معدلات إزالة المواد، ولكنه يُخلّف سطحًا أكثر خشونة. أما قيمة Ip المنخفضة، فهي أفضل للتشطيب، إذ تُقلّل من عمق الفوهة، مع أنها تُبطئ عملية القطع وتتطلب تنظيفًا أفضل.
- نبض في الوقت المحدد (طن) يتحكم وقت النبض في مدة استخدام الطاقة خلال كل تفريغ. يزيد "لونجر تون" من حجم الفوهة وخشونتها، خاصةً مع التيار العالي. يدعم "لونجر تون" التشطيب الدقيق من خلال الحد من حجم المصهور وتقليل الضرر الحراري.
- وقت إيقاف النبض (Toff) : يسمح زمن إيقاف النبضة بإزالة الأيونات وإزالة الشوائب. إذا كان زمن التأين قصيرًا جدًا، يستمر التأين، مما يسبب عدم استقرار وخشونة أعلى. يُحسّن زمن التأين الأطول استقرار السطح وتماسكه، ولكنه يُقلل من الإنتاجية.
- التحكم في الفجوة/السيرفو: يضمن التحكم في الفجوة شرارة مستقرة بدلاً من القوس الكهربائي أو قصر الدائرة. استجابة سيرفو مستقرة تُنتج فجوات منتظمة، مما يُحسّن تكرارية Ra. غالبًا ما يؤدي ضعف التحكم في الفجوة إلى علامات حرق أو حفر أو خطوط، مما يزيد من Rz.
- حالة التنظيف والعزل: يزيل التنظيف الشوائب ويبرد منطقة القطع، بينما يتحكم السائل العازل بالتأين. يؤدي التنظيف غير الجيد إلى إعادة الترسيب، والتفريغ الثانوي، والتآكل العشوائي. غالبًا ما يكون التنظيف المستقر أسرع طريقة لتحسين تشطيب السطح.
- عدد التمريرات (التقريبية + السريعة) :التمريرات المتعددة هي الطريقة الأكثر فعالية لتحسين تشطيب السطح دون المساس بثباته. يُزيل القطع الخشن المواد السائبة، بينما تستهلك عمليات التنعيم طاقة أقل لصقل السطح. يؤدي تكرار عمليات التنعيم إلى تقليل معامل التآكل (Ra)، لكن العائدات تقل بعد نقطة معينة.
| الاستراتيجية | ما الذي يتغير | النتيجة النهائية النموذجية |
|---|---|---|
| قطع خشن فقط | طاقة أعلى، إزالة أسرع | Ra أعلى، تنوع أكبر في الملمس |
| خشن + 1-2 قطع منزوعة الدسم | تحسين الطاقة المنخفضة | را أقل، سطح أكثر تجانسًا |
| قطع خشنة + 3 قطع منزوعة الدسم | طاقة منخفضة جدًا، فجوة مستقرة | أفضل إمكانية للتكرار، ومكاسب تدريجية أصغر |
كيفية قياس وتحديد تشطيب سطح EDM؟
لتحديد تشطيب سطح EDM بشكل صحيح، قم بربط Ra/Rz بالمعيار وإعدادات القياس. إذا لم يتم محاذاة طول القطع والتقييم بين الطرفين، فقد ينتج عن السطح نفسه قيم مُبلغ عنها مختلفة.
تشمل المعايير الشائعة ISO 4287، وASME B46.1، وJIS B0601. اختر معيارًا واحدًا، ودوّنه في الرسم أو خطة الفحص، وحافظ على اتساقه خلال عمليات الفحص الواردة، وأثناء العمل، والفحص النهائي.
- مقياس ملف تعريف القلم: يتتبع جهاز قياس بروفيليمتر القلم السطح ويحوّل الحركة الرأسية إلى قيم خشونة. إنه سريع ويعمل بكفاءة مع معظم معادن التفريغ الكهربائي. سجّل طول القطع، وطول التقييم، وإعدادات الفلتر. تجنب قياس التلامس على الأسطح الناعمة أو الملامح الحساسة في حال وجود أي ضرر.
- البصريات / التداخل: تقيس الطرق البصرية تضاريس السطح دون تلامس. وهي مفيدة عندما تكون الأهداف النهائية دقيقة للغاية أو لا يمكن لمس السطح. عادةً ما تغطي مساحة أصغر، وقد تكون حساسة للاهتزاز والانعكاس. استخدمها عندما يكون الوصول إلى القلم محدودًا أو عند الحاجة إلى طريقة غير تلامسية.
- عينات المقارنة: تُوفر عينات المقارنة فحصًا بصريًا/لمسيًا سريعًا. وهي مفيدة للأجزاء غير الحرجة أو عمليات الفحص غير الرسمية. وهي ذاتية، ولا ينبغي اعتمادها كطريقة قبول لمتطلبات التشطيب الصارمة.
- أساسيات إعداد التقارير: غالبًا ما تُظهر أسطح التفريغ الكهربائي (EDM) خطوطًا اتجاهية قليلة، ولكن قد يُؤدي التصميم الهندسي والتسوية إلى ظهور أنماط موضعية. وثّق مكان القياس والمسار المُتبع. عند وجود حفر أو علامات حرق، يُرجى الإبلاغ عن كلٍّ من Ra وRz. يُمكن لـ Ra وحده إخفاء عيوب مُنعزلة تُؤثر على عملية الختم أو التآكل.
طرق عملية لتحسين تشطيب سطح EDM
يتضمن تحسين تشطيب سطح التفريغ الكهربائي (EDM) خفض طاقة التفريغ، وتثبيت الفجوة، واستخدام مسارات التشطيب لتقليل إعادة الصب وارتفاع الذروة. إليك استراتيجيات خطوة بخطوة:
- استخدم قطعًا خالية من الدهون: تُعيد عمليات القطع السطح الخشنة تشكيله، مما يُقلل سمك طبقة إعادة الصب ويجعل Ra أكثر اتساقًا. أضف عمليات القطع الخشنة لإغلاق الأسطح أو انزلاقها، ولكن توقف عندما تُظهر القياسات تناقصًا في النتائج.
- طاقة التفريغ المنخفضة: قلّل قيمة Ip، وقصّر قيمة Ton، وثبّت قيمة Toff لتقليص حجم الفوهة. نفّذ تغييرًا واحدًا في كل مرة، وتأكد من التحسينات من خلال القياسات. تجنّب الطاقة المنخفضة جدًا إذا كانت تُزعزع استقرار الفجوة.
- تثبيت التنظيف: تحسين وضع الفوهة، وتدفق الهواء، وإزالة الشوائب. العديد من مشاكل الخشونة، مثل الحفر أو علامات الحرق، تنجم عن سوء التنظيف. غالبًا ما يُسهم إصلاح هذه المشكلة في استقرار Ra وخفض Rz.
- حالة سلك التحكم/القطب الكهربائي: قد يؤدي تآكل السلك، أو ضعف الشد، أو التغذية غير المستقرة إلى اهتزازات وشرارات غير مستقرة، مما يؤدي إلى تشطيبات غير متناسقة. بالنسبة لآلة التفريغ الكهربائي الغاطسة، تأكد من ثبات جودة وتآكل القطب.
- خيارات ما بعد الانتهاء: إذا لم تتمكن عملية التفريغ الكهربائي (EDM) وحدها من تحقيق أهداف Ra، فاستخدم عمليات ثانوية مثل التلميع أو التجليخ. أدر عملية إعادة الصب والشقوق الدقيقة بعناية في التطبيقات الحرجة للتعب أو الختم.
أهداف التشطيب النموذجية حسب التطبيق
“"ناعم بما يكفي" يعني التشطيب الذي يُلبي الغرض المطلوب دون إضاعة الوقت والتكلفة. حدد مستوى الخشونة بناءً على متطلبات العمل، وليس بناءً على المظهر فقط.
تجاويف العفن
غالبًا ما تحتاج أسطح القوالب إلى نقل نسيج مُحكم وفكّ موثوق. قد تُسبب الخشونة المفرطة عيوبًا في الطباعة، بينما قد تزيد النعومة المفرطة من خطر الالتصاق في بعض المواد.
يعد تشطيب EDM بالإضافة إلى التلميع المتحكم فيه أمرًا شائعًا عندما يؤثر تشطيب التجويف بشكل مباشر على مظهر الجزء وتحريره.
الأسطح المانعة للتسرب/الانزلاق
أسطح الختم والانزلاق حساسة للذروات والعيوب. قد يكون Rz بنفس أهمية Ra عندما يكون التسرب أو التآكل ناتجًا عن حفر أو نتوءات معزولة.
عادةً ما تُعدّ عمليات القطع السطحي مع التنظيف المستقر من أكثر تحسينات التشطيب فعالية من حيث التكلفة. تأكد من ذلك بإجراء اختبارات وظيفية عند الإمكان.
الفضاء / الطب
غالبًا ما تُركّز هذه التطبيقات على إمكانية التكرار والتحكم في الطبقات المتأثرة حراريًا. قد تُصبح العيوب الموضعية مُسبّبات للتشققات أو مُسرّعات للتآكل.
استخدم إعدادات التشطيب الثابتة، وتحكم في طريقة القياس، وقم بقفل نافذة العملية حتى يظل التشطيب متسقًا من دفعة إلى أخرى.
خاتمة
يُعدّ تحقيق أفضل تشطيب سطحي في عملية التفريغ الكهربائي (EDM) مسعىً بالغ الأهمية. ومن خلال تحسين معايير التفريغ الكهربائي وتقنيات ما بعد المعالجة، سيتحسن تشطيب سطح القطع. ومع التطور المستمر للتكنولوجيا،, ورش آلات تصنيع الأسلاك الكهربائية نلعب دورًا محوريًا في تقديم حلول التشغيل الآلي الدقيق، مما يزيد من استخدام تقنية EDM في مختلف الصناعات. إذا كانت لديكم أي أسئلة حول تقنية EDM، يمكنكم التواصل معنا للحصول على إجابات. كما يمكنكم التواصل معنا إذا كانت لديكم مشاريع أو احتياجات خاصة بتقنية EDM. يسعدنا أن نقدم لكم خدمات تشغيل أسلاك EDM عالية الجودة. نتطلع إلى التواصل معكم!
التعليمات
هل يمكن لـ EDM إنتاج سطح يشبه المرآة؟
نعم، ولكنه عادةً ما يتطلب تشطيبًا منخفض الطاقة وعمليات تنظيف متعددة. ويشكل استقرار الشرر، ونظافة العازل، والتنظيف الجيد أساسًا لذلك.
لماذا يبدو Ra جيدًا ولكن الجزء لا يزال يتسرب أو يتآكل بسرعة؟
Ra متوسط، وقد يغفل عن عيوب معزولة. افحص Rz وابحث عن الحفر وعلامات الحروق وأضرار القوس الكهربائي.
ما هو أسرع تغيير في أرضية المتجر لتحسين تشطيب سطح EDM؟
أضف قطعًا رقيقةً ونظّف السطح أولًا. غالبًا ما يُحسّن هذان التغييران استقرارَ الخرسانة ومعدلَ العيوب بسرعة.
هل تؤثر الحالة العازلة على تشطيب سطح EDM؟
نعم. العازل الملوث أو غير المستقر يزيد من التفريغات غير المنتظمة ويزيد من احتمالية وجود حفر ومناطق خشنة.
كيف يمكنني تقليل علامات الحروق والحفر العشوائية؟
تحسين عملية إخلاء الحطام وتثبيت الفجوة (باستخدام محرك سيرفو ووقت إيقاف كافٍ)، ثم تقليل طاقة التفريغ. ترتبط علامات الاحتراق عادةً بالقوس الكهربائي الناتج عن الحطام المحاصر أو ظروف الفجوة غير المستقرة.
