ما هو سلك EDM؟

في الوقت الحاضر، تطورت الصناعة وتقدمت التكنولوجيا. يُعدّ التفريغ الكهربائي للأسلاك تقنية تشغيل متخصصة. أصبح الآن أكثر انتشارًا. مستخدمة على نطاق واسع في صناعات الطيران، والسيارات، والأجهزة الطبية، والأدوات والقوالب. ويرجع ذلك إلى دقتها العالية، وإنتاجيتها العالية، واستهلاكها المنخفض للطاقة، وتكلفتها المنخفضة. وقد غيّرت هذه التقنية عملية التصنيع التقليدية، وحسّنت جودة القطع بشكل كبير. لمساعدتك على فهم تقنية التفريغ الكهربائي بالأسلاك، سيركز الجزء التالي من هذه المقالة على تعريفها، ومبدأ عملها، ومكوناتها، ومزاياها وعيوبها، واستخداماتها. لنبدأ النقاش. سيساعدك هذا على حل مشاكل التفريغ الكهربائي بالأسلاك. تابع القراءة أدناه.

نظرة عامة على Wire EDM

تقطيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي (WEDM)، المعروف أيضًا باسم القطع السلكي، هو نوع من التشغيل الآلي يستخدم الطاقة الكهربائية لقطع المواد الموصلة. وهو أيضًا نوع من التشغيل الآلي المتخصص. يمكن أن يحل تشغيل التفريغ الكهربائي محل بعض طرق التشغيل القديمة، حيث يستخدم الكهرباء بدلًا من القوة الميكانيكية لإزالة المواد. وهذا يمنحه ميزات فريدة تفتقر إليها الطرق التقليدية.

بدأ تاريخ تقنية التفريغ الكهربائي بالأسلاك في منتصف القرن العشرين. اكتشف العلماء السوفييت أن الشرر الكهربائي يمكن أن يُذيب المعادن ويؤكسدها ويؤدي إلى تآكلها. وقد لاحظوا هذه الظاهرة أثناء دراستهم لتآكل نقاط تلامس المفاتيح. أدى ذلك إلى اختراع آلات التفريغ الكهربائي، وفي عام ١٩٦٠، اخترع الاتحاد السوفييتي آلة التفريغ الكهربائي لقطع الأسلاك. ومع ذلك، كانت الصين أول دولة تستخدم آلات التفريغ الكهربائي بالأسلاك في الإنتاج الصناعي. لاحقًا، ساهم اختراع هذه الطريقة بشكل كبير في تطوير الصناعة الميكانيكية، حيث خفض تكلفة تصنيع القطع عالية الدقة، ووسّع نطاق استخدامها.

مبدأ تشغيل الآلات ذات التفريغ الكهربائي المقطوع بالأسلاك (WEDM)

قبل استخدام تقنية التفريغ الكهربائي بالسلك، يجب حفر القطعة الخام. إذا كانت قطعة العمل ستُستخدم للتشغيل الداخلي، فيتم تثبيتها على الآلة. ثم تُوصل قطعة العمل بالطرف الموجب لمصدر الطاقة النبضي. يُستخدم سلك من الموليبدينوم أو النحاس كسلك قطع، ويُمرر في الفتحة المُجهزة مسبقًا. ويُوصل كقطب كهربائي للأداة بالطرف السالب لمصدر الطاقة النبضي عالي التردد. ثم يُجرى القطع الأولي باستخدام الشرر والتفريغ.

يوفر مصدر الطاقة النبضي طاقة التشغيل، ويُستخدم سائل تشغيل EDM السلكي الخاص لإزالة الشوائب الناتجة أثناء عملية التشغيل. يؤثر مجال كهربائي على الكاثود والأنود، حيث يتعرضان لقصف تيار من الإلكترونات والأيونات. يؤدي هذا إلى توليد مصدر حرارة مفاجئ عالي الحرارة في فجوة القطب، مما يؤدي إلى ذوبان وتبخر موضعي للمعادن.

يتبخر سائل العمل ومادة قطعة العمل. يتمدد البخار بسرعة. تذوب قطعة العمل وتتبخر تحت التأثير المشترك لتمدد سائل العمل وضغطه. تُطرد مادة قطعة العمل من قناة التفريغ، وبذلك تكتمل عملية تفريغ الشرارة.

عند وصول النبضة التالية، تتكرر العملية حتى يتم تشغيل القطعة بالكامل. حاليًا، تُدار معظم آلات قطع الأسلاك بواسطة حواسيب دقيقة، وهي آلية للغاية. تُبرمج العملية للتحكم في مسار سلك القطع.

تُستخدم أنواع مختلفة من الأسلاك في عملية التفريغ الكهربائي بالشرارة. وتشمل هذه الأسلاك التنغستن، والموليبدينوم، والنحاس، والفولاذ، والأسلاك المطلية، والمُلَدَّنة. يمكنك اختيار السلك بناءً على مادة القطعة ودقتها. ولضمان دقة التشغيل، يجب التخلص منه بعد الاستخدام الأول.

مكونات آلة قطع الأسلاك

تحتوي آلة قطع الأسلاك على طاولة عمل، وآلية سير الأسلاك، ونظام إمداد السوائل، وإمدادات الطاقة النبضية، ونظام التحكم.

طاولة العمل

تُعرف أيضًا باسم طاولة القطع، وتتكون من ثلاثة أجزاء: المنصة الوسطى، والمنصة السفلية، وطاولة العمل. وظيفة طاولة العمل هي تثبيت التركيبات وقطعة العمل المراد قطعها. لضمان التشغيل، يمكن اختيار التشغيل اليدوي أو التلقائي لطاولة العمل، وفقًا لحالة المعالجة. يتم تشغيل المنصة الوسطى والمنصة السفلية بواسطة محركات متدرجة، وتحريكهما بواسطة تروس وبراغي كروية لتحريك الطاولة طوليًا وعرضيًا.

آلية المشي السلكية

تتكون بشكل أساسي من أسطوانة تخزين الأسلاك، ومحرك سير الأسلاك، وعجلة توجيه. تُثبّت أسطوانة تخزين الأسلاك على منصة تخزين الأسلاك، ويحركها محرك سير الأسلاك عبر الوصلة لتدويرها ذهابًا وإيابًا. تنتقل حركة دوران الأسطوانة للأمام والخلف في آنٍ واحد إلى المسمار الموجود على منصة الأسطوانة عبر الترس، مما يجعل المنصة تقوم بحركة ترددية. يُثبّت سلك القطب على عجلة التوجيه وأسطوانة تخزين الأسلاك. عند بدء تشغيل محرك سير الأسلاك، يتحرك سلك القطب ذهابًا وإيابًا بسرعة محددة لسير الأسلاك.

نظام إمداد السوائل

يتضمن خزان سائل تشغيل، ومضخة هيدروليكية، وفوهة. يوفر سائل التشغيل الكافي لعملية قطع أداة الآلة. يتكون سائل التشغيل بشكل أساسي من زيت معدني، ومستحلب، وماء منزوع الأيونات. وظائفه الرئيسية هي تبريد الأقطاب الكهربائية، وقطع العمل، ومساحيق التشغيل، والتفريغ الناتج عن ضغط الانفجار، وإزالة الأيونات من منطقة التفريغ، وإزالة الترسبات الكلسية من نواتج التفريغ.

مصدر طاقة نبضي

مزود الطاقة النبضي هو جهاز توليد تيار نبضي. يُعد مزود الطاقة النبضي بتقنية WEDM من أهم المعدات التي تؤثر على مؤشر عملية التصنيع. يجب أن يلبي مزود الطاقة النبضي شروط القطع ومؤشرات العملية، بما في ذلك تيار ذروة كبير، ونبضة ضيقة، وتردد نبضي عالي، وخسارة صغيرة في أقطاب الأسلاك، وضبط سهل للمعلمات.

نظام التحكم

يُحدد نظام التحكم وظيفة آلة القطع مباشرةً. يستخدم النظام الرسومات والمعلمات التي يُدخلها العميل لإعداد برنامج CNC. يتحكم البرنامج في عملية قطع الأسلاك ومسارها.

المواد التي يمكن قطعها بواسطة آلات EDM السلكية

تستطيع آلات التفريغ الكهربائي بالسلك تشكيل أشكال وأنماط معقدة. كما يمكنها تشكيل معظم المواد الموصلة للكهرباء، حتى أصعبها وأكثرها حساسية. فيما يلي بعض المواد الشائعة التي يمكن قطعها باستخدام آلات التفريغ الكهربائي بالسلك:

• الألومنيوميتميز الألومنيوم بموصلية حرارية وكهربائية ممتازة. ومع ذلك، فهو لين بطبيعته، وقد تُصعّب عملية القطع عملية القطع، وذلك بسبب احتمال تراكم مادة لزجة بعد القطع.
• التيتانيوم:يُعالج سلك EDM التيتانيوم بكفاءة عالية. ويرجع ذلك إلى أن هذه العملية تُعالج لزوجة المعدن وتُفكك الرقائق الطويلة. ومع ذلك، تتطلب استخدام الماء منزوع الأيونات كوسيلة لمنع توليد الحرارة أثناء القطع.
• فُولاَذالفولاذ معدن قوي. ولذلك، يُفضل العديد من المصنّعين استخدام آلات التفريغ الكهربائي السلكي (WIRE EDM) بدلاً من آلات CNC. ومع ذلك، تُصدر هذه المادة حرارة عالية، لذا يجب اتخاذ إجراءات السلامة اللازمة.
• نحاس:نظرًا لقوة تحمل النحاس الأصفر العالية، فإنه سهل القطع بالآلة. ومع ذلك، نظرًا لكونه معدنًا لينًا، فإن قطعه بطيء.
• الجرافيتقد لا يكون قطع الجرافيت سهلاً باستخدام أدوات القطع التقليدية. من ناحية أخرى، تُعد عملية التفريغ الكهربائي بالسلك مثالية لقطع الجرافيت. ولأن سلك التفريغ الكهربائي حاد، فإنه يمنع تساقط الجزيئات.

الفرق بين قطع الأسلاك باستخدام تقنية EDM وقطع الأسلاك باستخدام تقنية EDM التقليدية

تتفوق عملية القطع بالتفريغ الكهربائي السلكي على عملية القطع بالتفريغ الكهربائي التقليدية. ورغم تشابه آلية عملهما، إلا أن هناك بعض الاختلافات بينهما. فيما يلي بعض الاختلافات بين عمليتي القطع.

الأقطاب الكهربائية

كما ذكرنا سابقًا، يُستخدم سلك رفيع وساخن كقطب كهربائي في عملية التفريغ الكهربائي السلكي (WIRE EDM). على عكس ذلك، تستخدم عملية التفريغ الكهربائي التقليدية أقطابًا كهربائية مصنوعة من معادن جيدة التوصيل الكهربائي، مثل النحاس أو الجرافيت، لتوليد شحنة كهربائية. تختلف الأقطاب الكهربائية في الحجم والشكل، ولذلك فهي ليست ناعمة بما يكفي.

على سبيل المثال، تتميز الأقطاب الكهربائية المستديرة بأسطحها الأكثر نعومة. ثم تأتي المعينات والمثلثات والمربعات. عند وضع القطب الكهربائي في قطعة العمل، يُشكّل قالبًا يترك صورة سلبية لشكل قطعة العمل.

سرعة القطع

في عمليات التشكيل الكهربائي بالتفريغ الكهربائي (EDM) الاعتيادية، يجب أن تكون الأسلاك قابلة للثني والتشكيل بطرق مختلفة. ولتصنيع هذه الأسلاك، يجب على المُصنِّع تصميمها وتشكيلها أولًا، وهو أمر يستغرق وقتًا. من ناحية أخرى، يمكن استخدام آلة EDM للأسلاك بمجرد تركيب السلك، ما يُتيح إنجاز المهام التي تتطلب سرعة.

دقة

في عمليات التفريغ الكهربائي بالشرارة (EDM) السلكية، تُستخدم أسلاك التفريغ الكهربائي كأقطاب كهربائية. ونتيجةً لذلك، فهي أكثر دقةً من التفريغ الكهربائي التقليدي. على سبيل المثال، تستطيع أقطاب التفريغ الكهربائي السلكية قطع مواد بسمك يقارب 0.004 بوصة. وبفضل هذه الدقة العالية، تُعدّ عمليات التفريغ الكهربائي بالشرارة السلكية أكثر ملاءمةً للقطع ذات الأشكال والأنماط المعقدة. أما التفريغ الكهربائي التقليدي، فهو أكثر ملاءمةً لصنع قطع أكثر صلابة.

التطبيقات

تُعدُّ تقنية التفريغ الكهربائي السلكي (EDM) مناسبةً للعديد من التطبيقات، إذ يُمكنها قطع المعادن الحديدية وغير الحديدية على حدٍ سواء. كما يُمكنها تشغيل أجزاء طويلة وصغيرة جدًا، مما يُتيح استخدامها دون أي قيود على حجمها أو شكلها. أما تقنية التفريغ الكهربائي التقليدية، فتُتيح تشغيل مواد أكثر صلابةً وسمكًا، نظرًا لأن عرض خط الأقطاب الكهربائية في هذه التقنية يؤثر على وظيفتها.

تطبيقات EDM السلكي

تُستخدم تقنية EDM السلكية في مجالات متعددة، منها صناعة الطيران، والطب، والسيارات، وصناعة القوالب. وتحظى هذه التقنية بشعبية واسعة بفضل دقتها العالية، ونعومة سطحها، وقلة تشوهها الحراري، وقدرتها على قطع المعادن الصلبة.

• الفضاء والطيران: تتطلب شفرات توربينات المحركات ومكونات الأقمار الصناعية دقة فائقة. تُعد قابلية تصنيع WEDM الممتازة مثالية لهذه الأجزاء.
• طبي: يمكن تطبيقه في مجال المعدات الطبية والأجهزة الطبية، مثل المفاصل الاصطناعية، والأطراف الصناعية، وغيرها من المعدات الطبية والأدوات الجراحية، والغرسات، وغيرها من الأجهزة الطبية.
• السيارات: يمكنها قطع مجموعة متنوعة من أجزاء السيارات، مثل الهيكل، والحاقنات، والتروس، وأجزاء أخرى.
• تصنيع القوالب: بشكل عام، تتطلب القوالب دقة عالية للأجزاء، لذا يتم استخدامها على نطاق واسع لقطع شكل وتفاصيل الأجزاء.

مزايا القطع السلكي

مقارنة مع معالجة الطحنتتميز عملية التفريغ الكهربائي السلكي (EDM) بمزايا عديدة، فهي مناسبة للأجزاء التي لا يمكن تلبيتها بالطحن والتشغيل الآلي. تشمل هذه الأجزاء:

• ال دقة التصنيع عالية جدًا؛ عادةً، يمكن لـ EDM تحقيق تفاوتات أبعادية تبلغ +/- 0.0002 بوصة.
• يمكنه قطع أشكال معقدة، وثقوب عميقة، وحفر عميقة لا يمكن للطحن قطعها. كما أنه لا يترك أي نتوءات بعد التشغيل.
• يمكنها معالجة المواد المعدنية الصلبة. يمكن قطع المواد الزائدة بسهولة دون تآكل الأدوات، كما هو الحال في الطحن العادي.
• لا تلامس الأداة قطعة العمل أثناء التشغيل، ما يمنع تشوهها بالحرارة بعد التشغيل. وبالتالي، يمكن معالجة قطع عمل دقيقة ورفيعة للغاية.

عيوب تقنية EDM السلكية

على الرغم من أن WEDM له العديد من المزايا، إلا أنه ليس حلاً سحريًا وبالتالي له المزايا التالية القيود:

• مناسب فقط لقطع المواد الموصلة. لا يمكنه معالجة المواد غير الموصلة، مثل البلاستيك والمواد المركبة والمواد الطبيعية.
• سرعة القطع بطيئة. ولأنها معالجة بالتفريغ الكهربائي، فهي مناسبة لبعض أجزاء دفعات صغيرة.
• عرضة للتأثيرات البيئية. تؤثر بيئة العمل أثناء معالجة EDM السلكية على عملية القطع. من الضروري استيفاء متطلبات المعالجة.
• تكلفة المعالجة مرتفع لأن السلك لا يمكن إعادة استخدامه.

نصائح التشغيل عند القطع المخروطي باستخدام سلك EDM

إزالة الرقائق بالقطع المدبب أصعب من القطع العادي. يمكنك تقليل احتمالية كسر السلك بزيادة فترة التفريغ.

عند قطع بعض قطع العمل الخاصة، يؤدي الإجهاد الحراري الناتج عن القطع إلى تشوه قطعة العمل ويؤثر على دقة القطع. يمكن تقصير المسافة بين الفوهة العلوية والسطح العلوي لقطعة العمل، مما يسمح لسائل القطع بتبريد قطعة التشغيل بكفاءة أكبر، مع الحفاظ على بدلات تشغيل مختلفة وفقًا لمادة قطعة العمل، مما يقلل من أخطاء التشغيل الناتجة عن التشوه الحراري.

يجب أن تكون صلابة سلك القطب الكهربائي مُرضية. حاول زيادة شدته. كما يجب تقليل طاقة نبضات التفريغ الفردية. سيؤدي ذلك إلى تقليل انحراف سلك القطب الكهربائي.

الاحتياطات الواجب اتخاذها أثناء تشغيل آلات EDM السلكية

يمكن استخدامه لتصنيع ثقوب صغيرة وأشكال معقدة، ولكن لا يمكن استخدامه لتصنيع ثقوب عمياء في الأجزاء.

إن الشق الضيق الناتج أثناء التشغيل والكمية الصغيرة من النقش المعدني تساعد على إعادة استخدام المواد وتحسين معدل استخدام المواد.

عندما تكون قطعة العمل سميكة جدًا، يصعب على السائل دخولها وملء الفراغات، مما يؤثر على دقتها وخشونتها، ويقلل من جودتها.

قد تظهر تشققات وتشوهات ومشاكل أخرى على سطح قطعة العمل أثناء المعالجة. يُنصح بإجراء معالجة حرارية وتشكيل خشن قبل المعالجة. سيؤدي ذلك إلى إزالة عيوب المادة وشكل القطعة الخام، وتحسين دقة التصنيع.

الاتجاه المستقبلي لآلات التفريغ الكهربائي المقطوعة بالأسلاك

مع التطور المستمر في صناعات الطيران والفضاء والطب وتصنيع القوالب وغيرها من الصناعات، ستصبح الأجزاء المستقبلية أكثر تعقيدًا، وستصبح متطلبات معالجة القطع السلكي أعلى وأعلى، وأعتقد أنه قريبًا، ستكون تقنية القطع السلكي في دقة المعالجة وسرعة المعالجة وكفاءة المعالجة وتكاليف المعالجة ستتحسن بشكل أكبر، وستصبح طريقة معالجة عالية الكفاءة وعالية الجودة.

شركة Yonglihao Machinery متخصصة في معالجة الأجزاء الميكانيكية، وتتمتع بخبرة واسعة في معالجة قطع الأسلاك بتقنية EDM. إذا كانت لديكم مشاريع أو احتياجات في مجال قطع الأسلاك بتقنية EDM، تواصلوا معنا. سنقدم لكم خدمات احترافية وحلولاً متكاملة.

التعليمات

ما هي المواد التي يمكن قطعها بواسطة WEDM؟

تستطيع آلات WEDM قطع أي مادة موصلة، مثل المعادن والسبائك. تشمل هذه المواد الفولاذ والألمنيوم والنحاس والتنغستن، بالإضافة إلى أنواع مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ والنيكل والتيتانيوم. تُستخدم هذه الآلات بشكل رئيسي لقطع المواد الصلبة.

ما مدى دقة آلات EDM السلكية؟

تحافظ الآلات المتطورة عادةً على دقة تحديد مواقع الخطوط عند 40,000 جزء من مليون من البوصة (0.000004 بوصة). أما الآلات المتخصصة عالية الدقة، فتبلغ دقتها 0.000001 بوصة.

هل سلك EDM صديق للبيئة؟

يستهلك WEDM طاقةً كبيرة، مما يؤثر على البصمة الكربونية. ومع ذلك، مع تطور التكنولوجيا، سيصبح هذا التأثير أكثر مراعاةً للبيئة.

كيف يتم استخدام السلك في EDM؟

تُحدد المادة المراد معالجتها سلك القطب. ولضمان جودة قطعة العمل، يُستخدم القطب مرة واحدة فقط ثم يُتخلص منه.