اسپارک یا تخلیه الکتریکی (EDM)

افزایش گسترده نیاز به فلزات سخت ، با استحکام زیاد و مقاوم در مقابل گرما در مهندسی، به نیازهای خاصی در زمینه تکنولوژی و تکنیکهای ماشین کاری انجامید. بنابراین بسیاری از روشها در فرایندهای ماشین کاری پیشرفت کرد .

ماشین کاری با صوت ،ماشین کاری اشعه الکترونی، ماشین کاری پلاسما و ماشین کاری لیزری مثالهایی از این فرایندهای ماشین کاری هستند. ماشینهای تخلیه الکتریکی (EDM) بصورت فرایندهای پرداخت فلزات رسانا ، توسط جرقه های الکتریکی مشخص می‌شوند.

در ابتدا برای از بین بردن براده‌های مته کاری و همچنین سوراخ کردن ابزارهای ظریف و گرانبها بکار گرفته شد. امروزه EDM برای ساخت حفره‌ها و قالبهای هندسی و غیر هندسی بسیار پیچیده بکار می‌رود.

مفهوم ماشین کاری الکتریکی ممکن است به یک گروهی از فرایندها که جریان الکتریکی را برای برداشتن فلزات بکار میگیرند اطلاق شود.

در فرایند ماشین کاری الکتریکی بر خلاف ماشین کاری مکانیکی فلز ابزار می‌تواند از فلز قطعه کار نرمتر باشد و براده برداری نیز هیچ ارتباطی به سختی مکانیکی قطعه کار ندارد. هر چند که فلزات سخت کمی سخت تر از فلزات نرم براده برداری می‌شوند.

 

فرایندهای ماشین کاری الکتریکی به دو دسته تقسیم می‌شوند:

اولین آنها ماشینهای تخلیه الکتریکی هستند. در اینجا اثر خوردگی از یک توالی سریع از پالسهای الکتریکی در از بین بردن فلز از روی قطعه کار بکار گرفته می‌شود.

فرایند دوم ، فرایندهای الکتروشیمیایی و فرسایش با الکترولیت هستند. فرایند ماشین کاری تخلیه الکتریکی یا بعبارت دیگر ماشین کاری اسپارک در اثر خوردگی جرقه الکتریکی بر روی هر دو الکترود پایه گذاری شده است.

دی الکتریک در ابتدای کشف اسپارک در روسیه از هوا بعنوان دی الکتریک استفاده شد.

بزودی کشف شد که مشتقات نفت مزایای زیادی نسبت به هوا دارند. استحکام آنها زیاد بوده و با استفاده از مشتقات نفت از گپ کوچکتری میتوان استفاده کرد و کیفیت اسپارک کاری با آن بسیار مطلوب تر شود.

در این نوع مواد فرکانس کار اسپارک میتواند بیشتر گردد و ذرات برداشته شده براحتی توسط آن جابجا می‌شوند.

وظایف دی الکتریک

جداسازی یکی از مهمترین فوائد دی الکتریک عایق سازی بین الکترود و قطعه کار است. دی الکتریک باعث باریک شدن پهنای کانال جرقه نیز می‌شود که این به نوبه خود باعث بالا رفتن کیفیت سطح اسپارک می‌شود.

سیال انتخاب شده باید تازمان وقوع شکست الکتریکی غیر رسانا باقی بماند. زمانیکه ولتاژ فاصله هوائی به ولتاژ یونیزاسیون رسید ، سیال باید سریع بشکند ( شکست الکتریکی ) و پس از عمل تخلیه باز سریع غیر یونیزه گردد (جمله محاوره ای است و باید ویرایش شود).

گرمای نهان تبخیر سیال باید بزرگ باشد تا تنها یک قسمت کوچکی از دی الکتریک تبخیر شود و کانال اسپارک سطح کوچکی را به خود اختصاص می‌دهد. در نتیجه آن چگالی انرژی بالا می‌رود و دانه بندی اسپارک ریزتر گردد.

خنک سازی دمای جرقه اسپارک در سطح الکترود و قطعه کار مقداری بین ۸,۰۰۰-۱۲,۰۰۰° C دارد این گرمای بالا قطعه کار را سریع ذوب می‌کند که دی الکتریک باید هر دو سطح را خنک سازد. اگر الکترود خنک نگه داشته شود خوردگی آن نِیز کاهش می‌یابد.

جابجائی ذرات براده برداری شده

 

شرایط لازم دی الکتریک

بطور تئوریک همه مایعاتی که عایق باشند میتوانند بعنوان دی الکتریک مورد استفاده قرار گیرند. یک دی الکتریک باید شرایط زیر را داشته باشد:

فرسایش:

فرسایش زیاد قطعه کار داشته باشد در حالیکه فرسایش الکترود توسط یونهای آن کم باشد. ( یونهای مثبت آن بسیار سنگین‌تر از یونهای منفی آن باشد)

تاثیر بر سلامتی:

تحریک پوستی نداشته باشد، سمی نباشد، دود تولید نکند و بوی بد نداشته باشد. هیدروکربنهای اشباع نشده بر پوست تاثیر دارند و نباید بکار برده شوند. بر روی وان اسپارک یک سیستم تهویه باید نصب شود مگر در مواردی که اسپارک فقط برای پرداخت بکار میرود.

نقطه اشتعال:

دی الکتریک نباید زود بخار شده و مشتعل شود. مایعات با درجه اشتعال پائین تر، گازهای زیادی را تولید می‌کنند که این گازها سرعت ماشین کاری را پائین آورده و احتمال آتش گرفتگی را بالا می برد.

چگالی:

مواد با چگالی بالا نرخ براده برداری بالائی دارند. چگالی مواد معمولا در دمای ۱۵ درجه سانتیگراد محاسبه می‌شوند. دی الکتریکهای مورد استفاده امروزی چگالی بین ۷۵/۰الی۸۵/۰ دارند.

چسبندگی یا ویسکوزیته:

ویسکوزیته، فاکتور بسیار مهمی است. روغن با ویسکوزیته بالا برای این نوع  ماشین کاری مناسب نمی‌باشد، زیرا چرخش روغن ما بین فاصله هوائی بسیار کوچک به سختی صورت می‌گیرد.

تعلیق ذرات: 

ذراتی که از قطعه کار یا الکترود برداشته می‌شوند بخصوص کربن درنواحی مختلف ایجاد ناخالصی می‌کند.

دی الکتریک باید این ناخالصی‌ها را از روی ناحیه کار دور کند. بهتر است مقدار کمی از این ناخالصی‌ها برای براده برداری بهتر روی ناحیه کار باقی بمانند اما غلظت ناخالصی‌ها نباید بالا باشد.

افزایش غلظت ناخالصی‌ها موجب بروز  معادل نوشته شود arc می‌شود. بعبارت دیگر ذرات میِکرونی موجب کاهش سرعت براده برداری میشوند و اضافه کردن مقداری ناخالصی به دی الکتریک خالص سرعت براده برداری آنرا بالا میبرد.

 

روغن مخصوص EDM

این نوع از روغن دارای رنگی روشن، ویسکوزیته پائین، نقطه اشتعال بالا و بدون بو و فاقد مواد آروماتیک می باشد.

همچنین ذارت براحتی فیلتر شده و جابجا می گردند. از جمله خواص دیگر این ماده ضد اکسید اسیون بودن آنست که رسوب را کاهش می دهد.