EDM is een niet-traditionele precisiebewerkingstechniek. Het wordt veel gebruikt voor de productie van mechanische onderdelen. Het biedt unieke voordelen ten opzichte van conventionele snijmethoden voor het bewerken van bepaalde onderdelen. Onder bepaalde omstandigheden kunnen onderdelen met EDM een goede oppervlakteafwerking verkrijgen. Het voldoet ook goed aan de eisen van ontwerptekeningen en bereikt een zekere bewerkingsnauwkeurigheid. Daarom wordt EDM steeds vaker toegepast in diverse industrieën. In het volgende deel van dit artikel wordt eerst besproken wat EDM-oppervlakteafwerking is en welke factoren hierop van invloed zijn. Daarna introduceren we de methoden voor het meten van de oppervlakteafwerking. Tot slot bespreken we hoe de EDM-oppervlakteafwerking kan worden verbeterd en welke toepassingsgebieden EDM-bewerking heeft.
Wat is EDM-oppervlakteafwerking?
De oppervlakteafwerking van EDM verwijst naar de meetbare ruwheid die door vonkerosie op een geleidend werkstuk wordt achtergelaten. Deze wordt doorgaans gedefinieerd aan de hand van ruwheidsparameters zoals Ra en Rz, samen met meetstandaarden en -instellingen (bijv. afsnij- en evaluatielengte).
- Ra:De rekenkundig gemiddelde ruwheid, gemeten in micrometers (μm), is de meest voorkomende parameter op afdrukken.
- Rz: Geeft het piek-dalgedrag weer over gedefinieerde bemonsteringslengtes en is gevoeliger voor geïsoleerde putjes of pieken.
Een "goede" EDM-oppervlakteafwerking gaat niet alleen over het uiterlijk. Deze moet voldoen aan functionele eisen zoals afdichting, glijden, vermoeiingslevensduur en coatingprestaties.
Hoe EDM oppervlaktetextuur creëert
EDM genereert een oppervlaktetextuur door middel van herhaalde ontladingen die kleine hoeveelheden materiaal smelten en verdampen, waardoor overlappende microkraters ontstaan. In tegenstelling tot frezen of slijpen creëert EDM geen gerichte "lay" omdat er geen snijkant over het oppervlak beweegt.
Na elke ontlading stolt er wat gesmolten materiaal op het oppervlak, waardoor een nieuwe (witte) laag ontstaat. Deze laag, samen met de kratergeometrie, zorgt ervoor dat het oppervlak er uniform uitziet, maar nog steeds "ruw" is onder een profielmeter.
Als het energieniveau te hoog is of de spoeling instabiel is, kunnen ontladingen vonken veroorzaken. Dit resulteert vaak in willekeurige putjes, een sinaasappelschiltextuur en inconsistente ruwheid in de verschillende zones.
Belangrijkste parameters die de EDM-oppervlakteafwerking bepalen
De kwaliteit van een EDM-oppervlakteafwerking hangt af van de energie die elke vonk levert en de stabiliteit van de spleet. Een lagere ontladingsenergie en een hogere processtabiliteit verbeteren over het algemeen de oppervlakteruwheid, zelfs bij een lagere snijsnelheid. Hieronder staan de belangrijkste parameters die Ra en Rz beïnvloeden:
- Piekstroom (Ip):Piekstroom bepaalt de ontladingsenergie en de kratergrootte. Een hogere IP verhoogt de materiaalverwijderingssnelheid, maar laat een ruwer oppervlak achter. Een lagere IP is beter voor de afwerking omdat het de kraterdiepte vermindert, maar het vertraagt het snijden en vereist een betere spoeling.
- Puls aan-tijd (Ton) : De pulsduur bepaalt hoe lang energie wordt toegepast tijdens elke ontlading. Een langere Ton vergroot de kratergrootte en ruwheid, vooral bij hoge stroomsterktes. Een kortere Ton ondersteunt de fijne afwerking door het smeltvolume te beperken en thermische schade te verminderen.
- Puls-uit-tijd (Toff) : De puls-uitschakeltijd maakt deïonisatie en verwijdering van vuil mogelijk. Als de Toff-tijd te kort is, blijft de ionisatie aanhouden, wat instabiliteit en een hogere ruwheid veroorzaakt. Een langere Toff-tijd verbetert de stabiliteit en oppervlakteconsistentie, maar verlaagt de productiviteit.
- Gap/Servo-regeling: Gap control zorgt voor stabiele vonkvorming in plaats van vonkvorming of kortsluiting. Een stabiele servorespons creëert uniforme kraters, wat de herhaalbaarheid van Ra verbetert. Slechte gap control resulteert vaak in verbrande vlekken, putjes of bandvorming, wat de Rz verhoogt.
- Spoel- en diëlektrische toestand: Spoelen verwijdert vuil en koelt de snijzone, terwijl diëlektrische vloeistof de ionisatie reguleert. Slecht spoelen leidt tot herafzetting, secundaire ontladingen en willekeurige putcorrosie. Stabiel spoelen is vaak de snelste manier om de oppervlakteafwerking te verbeteren.
- Aantal passes (ruw + skim) : Meerdere bewerkingen zijn de meest effectieve manier om de oppervlakteafwerking te verbeteren zonder de stabiliteit in gevaar te brengen. Een ruwe snede verwijdert bulkmateriaal, terwijl dunne bewerkingen minder energie verbruiken om het oppervlak te verfijnen. Meer dunne bewerkingen verlagen Ra, maar de opbrengst neemt na een punt af.
| Strategie | Wat verandert er? | Typisch eindresultaat |
|---|---|---|
| Alleen ruwe snede | Hogere energie, snellere verwijdering | Hogere Ra, meer textuurvariatie |
| Ruwe + 1–2 magere stukken | Lagere energieverfijning | Lagere Ra, gelijkmatiger oppervlak |
| Ruwe + 3+ magere stukken | Zeer lage energie, stabiele kloof | Beste herhaalbaarheid, kleinere incrementele winsten |
Hoe meet en specificeer je het EDM-oppervlakteresultaat?
Om de EDM-oppervlakteafwerking correct te specificeren, koppelt u Ra/Rz aan de standaard en de meetinstellingen. Als de afsnij- en evaluatielengte niet op elkaar zijn afgestemd, kan hetzelfde oppervlak verschillende gerapporteerde waarden opleveren.
Gangbare normen zijn onder andere ISO 4287, ASME B46.1 en JIS B0601. Kies er één, noteer deze op de tekening of het inspectieplan en zorg ervoor dat deze consistent is tijdens de inkomende, lopende en eindinspectie.
- Stylus-profielmeter: Een stylusprofielmeter volgt het oppervlak en zet verticale beweging om in ruwheidswaarden. Dit is snel en werkt goed voor de meeste EDM-metalen. Registreer de afsnijlengte, evaluatielengte en filterinstellingen. Vermijd contactmetingen op zachte oppervlakken of delicate onderdelen als er risico is op schade.
- Optisch / Interferometrie: Optische methoden meten de oppervlaktetopografie contactloos. Ze zijn nuttig wanneer de einddoelen zeer fijn zijn of het oppervlak niet kan worden aangeraakt. Ze bestrijken meestal een kleiner gebied en kunnen gevoelig zijn voor trillingen en reflectie. Gebruik ze wanneer de stylus beperkt toegankelijk is of wanneer een contactloze methode vereist is.
- Vergelijkende exemplaren: Vergelijkingsmonsters bieden een snelle visuele/tactiele controle. Ze zijn nuttig voor niet-kritische onderdelen of informele procescontroles. Ze zijn subjectief en zouden niet de acceptatiemethode moeten zijn voor eisen aan een strakke afwerking.
- Basisprincipes van rapportage: EDM-oppervlakken vertonen vaak weinig richtingsverschillen, maar geometrie en afvlakking kunnen nog steeds lokale patronen creëren. Documenteer waar de meting is uitgevoerd en welk pad is gebruikt. Wanneer putjes of brandplekken mogelijk zijn, vermeld dan zowel Ra als Rz. Ra alleen kan geïsoleerde defecten verbergen die van belang zijn bij afdichting of slijtage.
Praktische manieren om de EDM-oppervlakteafwerking te verbeteren
Het verbeteren van de EDM-oppervlakteafwerking omvat het verlagen van de ontladingsenergie, het stabiliseren van de spleet en het gebruik van afwerkgangen om de hergiet- en piekhoogte te verminderen. Hier zijn stapsgewijze strategieën:
- Gebruik magere stukken: Skim cuts bewerken het oppervlak dat overblijft na het ruwen, waardoor de dikte van de nieuwe gietlaag afneemt en de Ra consistenter wordt. Voeg skim passes toe voor het afdichten of glijden van oppervlakken, maar stop wanneer de metingen een afnemend rendement laten zien.
- Lagere ontladingsenergie: Verlaag Ip, verkort Ton en stabiliseer Toff om de kratergrootte te verkleinen. Voer één wijziging tegelijk door en bevestig de verbeteringen met metingen. Vermijd ultralage energie als dit de kloof destabiliseert.
- Stabiliseren Spoelen: Verbeter de positie van de sproeikop, de doorstroming en de afvoer van vuil. Veel problemen met ruwheid, zoals putjes of brandplekken, worden veroorzaakt door slechte spoeling. Door dit te verhelpen, stabiliseert u Ra en verlaagt u Rz.
- Conditie van de stuurdraad/elektrode: Versleten draad, slechte spanning of onstabiele draadaanvoer kunnen trillingen en vonkinstabiliteit veroorzaken, wat leidt tot inconsistente afwerkingen. Zorg bij zinkvonken voor een stabiele elektrodeslijtage en -kwaliteit.
- Opties na afwerking: Als EDM alleen de Ra-doelstellingen niet kan halen, gebruik dan secundaire processen zoals polijsten of slijpen. Ga zorgvuldig om met recast en microscheuren bij toepassingen die vermoeiings- of afdichtingskritisch zijn.
Typische afwerkingsdoelen per toepassing
“"Glad genoeg" betekent een afwerking die voldoet aan de functie zonder onnodige tijd en kosten. Bepaal de ruwheidsdoelstelling op basis van de taakvereisten, niet alleen op basis van het uiterlijk.
Schimmelholtes
Matrijsoppervlakken vereisen vaak een gecontroleerde textuuroverdracht en betrouwbare ontmaling. Te ruw kan printfouten veroorzaken; te glad kan het risico op vastplakken bij sommige materialen vergroten.
EDM-afwerking plus gecontroleerd polijsten wordt vaak toegepast wanneer de afwerking van de holte direct van invloed is op het uiterlijk en de lossing van het onderdeel.
Afdichten / Glijdende oppervlakken
Afdichtings- en glijvlakken zijn gevoelig voor pieken en defecten. Rz kan net zo belangrijk zijn als Ra wanneer lekkage of slijtage wordt veroorzaakt door geïsoleerde putjes of pieken.
Afwerken met een dunne snede plus stabiel spoelen zijn meestal de meest kosteneffectieve afwerkingsverbeteringen. Controleer dit indien mogelijk met functionele tests.
Lucht- en ruimtevaart / Medisch
Bij deze toepassingen ligt de nadruk vaak op herhaalbaarheid en controle van thermisch beïnvloede lagen. Lokale defecten kunnen scheurinitiatoren of slijtageversnellers worden.
Gebruik stabiele afwerkingsinstellingen, beheer de meetmethode en vergrendel het procesvenster zodat de afwerking van batch tot batch consistent blijft.
Conclusie
Het bereiken van de beste oppervlakteafwerking bij vonken is een streven van groot belang. Door de vonkparameters en nabewerkingstechnieken te optimaliseren, zal de oppervlakteafwerking van de onderdelen verbeteren. Dankzij de voortdurende ontwikkeling van technologie, draadvonkmachines spelen een cruciale rol in het leveren van oplossingen voor precisiebewerking, waardoor draadvonken steeds breder wordt toegepast in diverse industrieën. Heeft u nog vragen over draadvonktechnologie? Neem dan contact met ons op voor antwoorden. Ook voor draadvonkprojecten en -behoeften kunt u contact met ons opnemen. Wij helpen u graag met hoogwaardige draadvonkbewerkingsdiensten. We horen graag van u!
Veelgestelde vragen
Kan EDM een spiegelend oppervlak produceren?
Ja, maar meestal is een energiezuinige afwerking en meerdere skim-passages nodig. Stabiele vonkvorming, schone diëlektrica en goed spoelen vormen de basis.
Waarom ziet Ra er goed uit, maar lekt of slijt het onderdeel snel?
Ra is een gemiddelde en kan geïsoleerde defecten over het hoofd zien. Controleer Rz en inspecteer op putjes, brandplekken en vonkschade.
Wat is de snelste aanpassing op de werkvloer om het EDM-oppervlakteresultaat te verbeteren?
Voeg eerst skim cuts en correct flushen toe. Deze twee veranderingen verbeteren vaak snel zowel de Ra-stabiliteit als het defectpercentage.
Heeft de diëlektrische toestand invloed op de EDM-oppervlakteafwerking?
Ja. Verontreinigde of onstabiele diëlektrica veroorzaken onregelmatige ontladingen en vergroten de kans op putjes en ruwe zones.
Hoe kan ik brandplekken en willekeurige putjes verminderen?
Verbeter de afvoer van vuil en stabiliseer de opening (servogedrag en voldoende uitschakeltijd), en verlaag vervolgens de ontladingsenergie. Brandplekken worden vaak veroorzaakt door vonkvorming veroorzaakt door vastzittend vuil of onstabiele openingen.
