سودمند سازی EDM

سودمند سازی EDM

متریال قطعه ی کار و پارامترهای عملیات EDM می تواند بر سومندی و بهره وری اثر بگذارد .

زمانیکه در مواد الکترود تصمیم گیری میشود ، توجه به ساختار ان حائز اهمیت است . برای مثال اندازه ،یکنواختی ، سختی مواد ، استحکام فشاری و کششی ، چگالی ظاهری ، مقاومت الکتریکی و الکترودهای فلزی با توجه به سختی مواد متغیر است .

اگرچه بیشتر قالب سازان در این رابطه اتفاق نظر دارند که هدف اصلی ساخت هر محصولی ، سودمندی ان است ، با این حال اطمینان یافتن از این مسئله حائز اهمیت است با ادامه ی اصلاح کار در نهایت سومندی انرا بالا میرود . این پروسه زمانی چالش برانگیز خواهد شد که ازمواد غیراستانداردی  برای EDM ، مثل کاربید ، الیاژهای مس و تیتانیوم است که معمولا در قالبسازی استفاده می شود ممکن است EDM میزان سودمندی را افزایش دهد اما  رویکرد درستی با توجه به این فلزات غیر استاندارد نیاز است .

پروسه ی EDM در رابطه با فلزات غیر استاندارد تغییر می کند در نتیجه بررسی خصوصیات قطعه ی کاری و تطبیق پارامترها متناسب با ان ضروری است . برای مثال موادی با نقطه ذوب پایین و رسانایی بالا مثل الیاژهای مس ، ارزش هدایت گرمایی بالایی دارند که برای پروسه قالب سازی مفید خواهد بود اما برای پروسه ی EDM اینطور نیست مواد دیگر مثل کاربید نقطه ذوب بالاتری و ارزشهای رسانایی پایین تری دارند که ممکن است سبب ساخت قطعه کاری معیوب شود اگر نیروی جرقه ی شدیدی استفاده شود .

معیاری برای EDM موثر

فلز کاری ، اولویت  پروسه ی EDM ، مواد  الکترود و دستگاه چهار جنبه اصلی برای EDM موثر الیاژهای غیر استاندارد محسوب می شوند و میتوان تقسیم بندی بیشتری هم انجام داد. برای مثال بر حسب فلز کاری ( موادی که تراش خورده اند ) ، ساختار اولیه ، نقطه ذوب / هدایت دمایی و گرمایی با توجه به چگونگی کار با EDM ، تاثیر گدار خواهد بود از انجاییکه EDM یک پروسه ی گرمایی است نقطه ذوب / دما و رسانایی گرمایی فلز مشکلاتی برای اپراتور EDM ایجاد می کند . شناخت عوامل موثر در ساخت ماده می تواند به تعیین نقطه ذوب مطلوب / هدایت گرمایی و دمایی کمک کند .

فلزات ساخته شده ایی مثل مس و الیاژهای مسی نقاط ذوب پایین و رسلنایی گرمایی بالا دارند که نشان میدهد چگونه فلز ساخته شده با گرمای جرقه واکنش نشان خواهد داد . برای مثال فلزی با رسانایی بالا انرژی جرقه را بلافاصله در سراسر ماده پخش می کند .فلزات دیگری مثل تنکستن و کاربید نقاط ذوب بالاتری و رسانایی گرمایی پایین تری دارند اما چندان داغ نیستند که سبب تخریب انسجام ماده شوند .

لازم است دمای ذوب و رسانایی گرمایی فلز ساخته شده برای اپراتور EDM مشخص شود تا پارامترهای زمان شروع کار ،شدت جریان ، ولتاژ وزمان توقف کار را تنظیم کند که برای فلزی نسبت به فلز دیگر متغیر خواهد بود . اگر روش EDM مشابهی صرفنظر از فلز تحت کار استفاده شود نتایج نهایی بسیار متفاوت خواهد بود .

الویت پروسه به میزان مطلوب برداشتن مواد ، پوشش الکترود و سطح تراش خوره نهایی اطلاق میشود  این اطلاعات به اپراتور کمک خواهد کرد بهترین روش را برای کار انتخاب کند . به هر حال صرفنظر از انچه به عنوان الویت اصلی ، اندازه الکترود ، جزئیات و شکل تعیین میشود باید پارامترهای مربوط به دستگاه مناسب مثل شدت جریان ، زمان کار و توقف و قطبیت ان هم مشخص شود .

زمانیکه در مورد مواد الکترود تصمیم گیری می شود توجه به ساختار ان حائز اهمیت است . گرافیت می تواند اندازه های ذره ، یکنواختی ، سختی ماده و استحکامهای کششی و فشاری ، چگالی ظاهری ، استحکامهای فشاری و رسانایی الکتریکی متفاوتی داشته باشد . به بعضی از سئوالات باید قبل از انتخاب مواد پاسخ داد که شامل موارد زیر میشود :

چه موادی در طول ماشین کاری و پروسه ی EDM بدون ایجاد ایجاد تراشه ، خم شدن ، پارگی یا بزرگ شدن ، در نتیجه ی گرمای حاصل از هر دو پروسه مقاومت می کنند ؟

چگنه مواد الکترود بر کاترهای استفاده شده برای فرزکاری با ان ، اثر میگذارند ( با چه سرعتی این کاترها فرسوده میشوند ؟

فرزکاری هر الکترود چقدر طول می کشد و ایا نیاز به کار ثانویه ایی می باشد ؟

در طول پروسه ی EDM تا چه حد مواد برای ساخت قطعه فلزی تاب می اورند ؟ ایا مواد الکترود سرعت لازم را برای میزان حداکثزی برداشت فلز با حداقل پوشش الکترود و سطح تراش خورده نهایی دارند ؟

تعیین تعداد الکترود لازم بر مبنای الزامات دقیق بخش ، عمق فرزکاری ، سطح تراش خورده نهایی ، تلرانس و تعداد قسمت های مورد نیاز است . چند برند EDM وجود دارد که ویژگیها و انتخابهای متعددی از جمله سهولت در برنامه ریزی ، تغییر دهنده ابزار یا ربات های برای فرایند کار خودکار و محورهایی با سرعت بالا ، ژنراتورهایی با انواع منابع انرژی و پایگاه داده ایی برای شرایط برش مناسب برش برای مواد الکترود و فلز ساخته شده و کنترل های تطابقی برای کنترل شرایط برش ارائه میدهند . 

این چهار ناحیه ، فلز کاری ، اولویت پروسه ی EDM ، مواد الکترود و EDM نفش مهمی در سودمند بودن پروسه ی کلی EDM ایفا می کنند . در بخش زیر مثالی از کاربرد واقعی EDM با هسته های الیاژی مسی و تاثیر جنبه های مالی بر  مواد الکترود و پارامترهای بر هزینه های ساخت و سوددهی ان ارائه میشود .

بررسی میزان تاثیر

الیاژی با محتوای بالای مس فلز مقاومی در برابر سوختن است از انجاییکه زمان سوختن طولانی و پوشش روی الکترود زیاد است . برای این کاربرد EDM ، مواد الکترودی مورد نیاز انتخاب شدند و مدت زمان مورد نیاز EDM برای ساخت دو هسته ی بزرگ محاسبه شد . این بررسی به مدت ۴ هفته انجام شد که بسیار طولانی بود . اگر روشهای دیگری برای جنبه های خاصی استفاده شده بود ، تعداد شیار عمیق بیشتری برای کار برروی سینکر EDM نیاز بود . برای بررسی راههای دیگر اصلاح زمان بررسی ، سازنده گرافیت پیشنهاداتی بر مبنای الزامات شغلی مطرح کرد . گرافیت پوشانده شده با مس از سوی انها برای کاهش زمان EDM و پوشش الکترودی پیشنهاد شد در حالیکه تبدیل هزینه ایی بین گرافیت اغشته به مس و گرافیت بدون مس بررسی شد . گرافیت اغشته به مس ۴ برابر هزینه ی بیشتری در هر اینچ مربع داشت در نتیجه گرافیت بدون اغشته شدن با مس برای الیاژهای با محتوای بالای مسی EDM استفاده شد . اپراتور EDM برای هزینه ی بالاتر قیمت الکترود متقاعد نشده بود اما مقایسه مواد نشان داد گرافیت اغشته به مس رسانایی الکتریکی کمتری داشت که این امکان را فراهم می کند تا جریان اسانتر از میان الکترود عبور کند . در واقع با توجه به بخشهای پیشنهادی مربوط به توان دستگاه بر روی قالب ریز EDM، می توان پوشش الکترود و زمان چرخه ی EDM را کم کرد . با در نظر گرفتن این عوامل ، مدل هزینه ایی ساخته شد تا سود مالی مواد پیشنهادی را نشان دهد .

هزینه ی گرافیت اغشته به مس پیشنهادی بر مبنای استاندارد کارگاه برای ماشین کاری این نوع مواد با ۴ الکترود در حدود ۱٫۶۰۰ دلار بود : یک  الکترود سخت و ناهموار ، دوقسمت نیم پرداخت شده  و یک الکترود پرداخت شده .

استفاده از چارت EDM برای هر دو ماده ی تحت بررسی تخمین زده شد گرافیت اغشته به مس تقریبا ۲۸ درصد سریعتر از گرافیت بدون مس است در حالیکه کاهش پوشش الکترودی ۳۰ درصد بود . با توجه به این اطلاعات کارخانه تصمیم گرفت با مواد الکترود گرافین اغشته به مس پیشنهادی کار را انجام دهد . با توجه به کاهش پیش بینی شده ی پوشش الکترود ، مواد کافی برای ساخت ۲۶ مجموعه الکترود همراه با ۳ الکترود در هر مجموعه  سفارش داده شد . این استراتژی هزینه ی مواد مورد نیاز را از ۱۶۰۰ به ۱۰۷۲ کاهش داد .

در نهایت بعد از اتمام کار ، بررسی نهایی و تحلیل هزینه ایی برای تعیین میزان تاثیر ان بر هزینه های الکترود اضافی مشخص شد . روند کاری EDM با گرافیت اغشته شده به مس سبب کاهش پوشش الکترود و سرعت سریعتر نسبت به الیاژهای با محتوای مس بالا شد . تعداد الکترود مورد نیاز برای تکمیل کار از ۴ به ۳ کاهش یافت که زمان کار با دستگاه هم تا ۲۵ درصد کاهش یافت در واقع از ۱۰۰ ساعت به ۷۵ ساعت رسید . این ۲۵ ساعت زمان صرفه جویی شده هزینه را در حدود ۵٫۵ برای هر ساعت کاهش داد یعنی ۱٫۳۷۵ دلار در هزینه ها صرفه جویی شد . این صرفه جویی سبب تعدیل هزینه ها شد .

مدت زمان فرسودگی EDM با این ماده در حدود ۶۲۴ ساعت بود که ۳۰ درصد سریع تر بود . به هر حال زمان واقعی فرسایش ۲۱۶ ساعت بود که بهبود ۲۸۹ درصدی را نشان میدهد و این امکان فراهم میشود تا کار در مقیاس بالایی تکمیل شود در مقابل سبب شروع کار بعدی میشود . با در نظر گرفتن هزینه ی ۵۵ دلاری در هر ساعت کاهش ۴۰۸ ساعتی برای فرسایشEDM و با هزینه ی کمتر ۲۲۴۰۰ دلاری محاسبه شد .

همانطوری که می توانید ببیند با وجودی که این ماده گران تر از مواد دیگر است با در نظر گرفتن فاکتورهای دیگر استفاه از ان مقرون به صرفه است . کار با در زمان مناسب با موفقیت به پایان رسید در حالیکه با صرفه جویی در زمان و هزینه سود دهی بالایی داشت

برای کسب اطلاعات بیشتر برای بهبود بهره وری و سوددهی مقالات تکنولوژی را بخوانید ، در دوره های اموزشی EDM و سازندگان شرکت کنید تا نتایج ازمون و خطا را یاد بگیرید .

منبع : اینترنت

برگردان : ایران ملد