{

UNIVERZITET U ZENICIPOLITEHNIČKI FAKULTETSmijer: Proizvodni biznis

Predmet: Nekonvencionalni postupci obrade

Armin Kotorić Faruk ČelikovićZenica, mart 2015.

EDM – Electric Discharge Machining

ELEKTROEROZIONA OBRADA

• Pojam i nastanak elektoroerozivene obrade (EDM),

• Proces obrade i djelovanje,• Podjela EDM-a,• Izvedba mašina i alata za obradu,• Primjena i značaj, i• Prednosti i nedostaci EDM-a.

ELEKTROEROZIVNA OBRADA

Elektroerozivna obrada, skraćeno EDM ( Electro Discgarge Machining), je savremeni postupak obrade čija primjena u praksi je veoma rasprostranjena.Razvoj ove obrade počeo je 1943 godine.Godine 1943. naučnici B.R. i N. I. Lazarenko objavili su postupak za obradu pod nazivom elektrovarnična erozija, kod koje se za obradu metala koristi niz varnica koje preskaču između provodnika električne struje u nekoj dielektričnoj tečnosti.

POJAM I NASTANAKELEKTROEROZIVNE OBRADE

EDM – obrada obuhvata postupke obrade metala kod kojih se uklanjanje viška materijala ostvaruje serijom električnih pražnjenja periodičnog karaktera, nastalih između alata (katode) i predmeta obrade (anode). Pri odgovarajućem rastojanju alata i predmeta obrde uspostavlja se električni luk ili iskra. Pojava luka ili iskre dovodi do jonizacije radne tečnosti (dielektrikuma), formiranja stuba pražnjenja, topljenja i isparavanja čestica materijala predmeta obrade.

Zavisno od sredine u kojoj se odvijaju ova pražnjenja, razlikujemo dva vida ovog postupka:• ELEKTROLUČNA EROZIJA i• ELEKTROISKRIČNA EROZIJA.

ŠTA PREDSTAVLJA EDM?

Fizički proces obrade elektorlizom

Fizički proces odvajanja materijala pražnjenjem električnim varnicama predstavlja veoma kompleksnu pojavu. Obrada elektroeroziom se uvijek vrši sa dvije elektrode koje su potopljene u neki medijum. Medijum je dielektrikum tj. sa visokim električnim otporom. Za stvaranje varnice između dvije elektrode mora da postoji napon koji dijeluje preko unutrašnjeg otpora efektivne staze varničenja (najkraće rastojanje između elektrode i obratka).

Visina napona zavisi od sljedećih faktora:- rastojanja između dvije elektrode,- provodljivosti dielektričke tečnosti,- zaprljanje efektivne staze varničenja.

Pražnjenje se odvija na mjestu najjačeg električnog polja napona. Pod dejstvom ovog polja pokreće se slobodni negativni i pozitivni joni, zatimse ubrzavaju i dovode do velike brzine kretanja.

To dovodi do stvaranja jonizirajućeg električnog provodnog kanala. U tom stanju može da dođe do toka struje a pri tome nastaju varnice između elektroda, koja izaziva čitav niz sudaranja čestica. Pri tome nastaje zona plazme koja brzo dostiže vrlo visoku temperaturu 8000 – 12000 °C, pri čemu se ova zona širi pod uticajem sve većeg broja sudara što izaziva trenutno topljenje određene količine materijala na površinama oba provodnika.

Proces elektroerozivne obrade se može najlakše objasniti korišćenjem proste šeme prikazane na slici:

OPIS PROCESAELEKTROEROZIVNOM

OBRADOM

Proces skidanja metala za vrijeme jednog električnog pražnjenja je vrlo kompleksna pojava koja se može podijeliti u tri karakteristične faze, s tim što se razvoj svake faze prati u početnom a, srednjem b i krajnjem c stanju, što je šematski prikazano na slikama:

PROCES SKIDANJA METALAFAZA I

JONIZACIJA DIELEKTRIKUMA

Mnoštvo pozitivno naelektrisanih čestica se kreću ka negativnoj, a negativnih ka pozitivnoj elektrodi.Ostvaruje se tok električne struje (stanje a), koja postepeno

raste prema maksimalnoj vrijednosti (stanje b). Pri sudaru lavine ubrzanih čestica sa površinama elektroda suprotnog naelektrisanja, dolazi do pretvaranja električne energije u toplotu u uskom području kanala za pražnjenje.

FAZA II ELEKTRIČNO PRAŽNJENJE

Prekid toka električne struje izaziva nagli pad broja naelektrisanih čestica koje su u pokretu, pad pritiska i nestanak kanala za pražnjenje (stanje a). Dielektrikum vrši povratni pritisak na gasni mjehur, zbog čega dolazi do njegovog smanjivanja (stanje b), a potom i do potpunog nestanka.

FAZA IIIDEJONIZACIJA DIELEKTRIKUMA

OSNOVNE OPERACIJE ELEKTROEROZIVNE OBRADE

• PROIZVODNOST,• TAČNOST IZRADE, i• KVALITET OBRAĐENE POVRŠINE.

TEHNOLOŠKE ARAKTERISTIKE PROCESA

Proizvodnost ili količina skinutog materijala pri elektroerozivnoj obradi se obično izražava u (mm3/min) i uglavnom zavisi od sljedećih faktora: materijala obratka,parametara električnih impulsa, površine elektrode–alata, vrste dielektrikuma, intenziteta ispiranja radnog prostora, materijala elektrode i dr.

PROIZVODNOSTELEKTROEROZIVNE

OBRADE

Elektroerozijom se mogu obrađivati samo materijali koji provode električnu struju, a to znači samo metali i njihove legure, uključujući tu i karbidnu, odnosno metalnu keramiku. Svi metali se, međutim, ne obrađuju podjednako efikasno, pa svaki od njih ima svoju karakterističnu obradljivost elektroerozijom. Kao pokazatelj te obradljivosti mogu se uzeti različiti kriterijumi, kao šti su: proizvodnost, kvalitet obrađene površine, trošenje elektrode–alata, specifični utrošak energije po jedinici skinutog materijala i dr.

MATERIJAL OBRATKA

RELATIVNA OBRADLJIVOST

ELEKTROEROZIJOM

Najvažniji načini prinudnog ispiranja radnog prostora: a) poprečnom cirkulacijom;b) kroz elektrodu pod pritiskom;c) kroz elektrodu usisavanjem;d) uzdužnim oscilovanjem elektrode; e) kroz obradak pod pritiskom;f) kroz obradak usisavanjem

UTICAJ ISPIRANJA RADNOG PROSTORA NA

PROIZVODNOST

Najvažnije karakteristike dielektrikuma za EDM–obradu su: • Viskozitet i temperatura paljenja.• Dielektrikum većeg viskoziteta se koristi kod grube obrade,

a manjeg kod fine.• Temperatura paljenja dielektrikuma .Tečnosti sa nižom

temperaturom paljenja sklone su lakšem isparavanju, pa tako stvoreni gasovi ometaju proces obrade i umanjuju proizvodnost.

UTICAJ VRSTE DIELEKTRIKUMA NA

PROIZVODNOST

• Mineralna ulja se najčešće koriste kao dielektrikumi.

• Petroleum sa svojim vrlo malim viskozitetom je veoma pogodan za finu i vrlo finu obradu.

• Dejonizovana voda se kao dielektrikum koristi kod obrade mikro otvora, kao i na mašinama za sječenje pomoću žice

VRSTE DIELEKTRIKA

Tačnost koja se ostvaruje pri obradi elektroerozijom zavisi uglavnom od: faktora vezanih za samu mašinu, tačnosti izrade elektrode, toplotne dilatacije elektrode pri obradi, promjene radnog zazora, trošenja elektrode i dr.Faktori vezani za mašinuTačnost izrade elektrode se direktno odražava na tačnost obrade.Greške koje nastaju zbog razlike u širenju materijala obratka i elektrode (zbog različitog koeficijenta širenja, npr. čelika i bakra

TAČNOST PRI ELEKTROEROZIVNOJ OBRADI

Obrađena površina dobijena postupkom elektroerozije bitno se razlikuje od one dobijene konvencionalnim postupcima obrade rezanje.Kvalitet obrađene površine pri elektroerozivnoj obradi uglavnom zavisi od: parametara električnog impulsa, vrste dielektrikuma, materijala elektrode, toplotno–fizičkih svojstava materijala obratka, i dr.Ocjena klase hrapavosti obrađene površine, dobijene postupkom elektroerozije, prema JUS i ISO standardima za hrapavost površine je previše gruba. Zbog toga su uvedene posebne VDI-norme kojima se 10 klasa hrapavosti prema ISO (JUS) normama, tj. od N3 do N12, dijeli na 51 klasu (0÷50).

KVALITET OBRAĐENE POVRŠINE

Metalni materijali od kojih se uglavnom koriste:o elektrolitički bakar,o legure telura, hroma ili olova sa bakrom,o legure volframa i bakra,o legure volframa i srebra,o aluminijumske legure,o mesing, volfram i čelikNemetalni materijali od kojih se koristi samo grafit ikombinacija metalnih i nemetalnih materijala od kojih se uglavnom koristi legura grafita i bakra.

MATERIJALI ZA IZRADU ELEKTODA i POSTUPCI OBRADE

KOJI SE PRI TOME KORISTE

POSTROJENJA ZA ELEKTROEROZIVNU

OBRADU

Do sada su razvijena uglavnom četiri tipa mašina za EDM–obradu koja su našla širu primjenu u praksi, a to su:Standardne EDM–mašine za bušenje, odnosno upuštanje gravura;EDM–mašine sa planetnim kretanjem;EDM–obradni centri iEDM–mašine za sječenje pomoću žičane elektrode.

MAŠINE ZA EDM

PRIMJER EDM OBRADNOG CENTRA

PREDNOSTI I NEDOSTACI• mogućnost obrade elektroprovodnih

materijala bez obzira na mehaničke osobine (tvrdoća, žilavost, krutost),

• širok dijapazon parametara režima, što omogućava različit kvalitet obrađene površine,

• odsustvo potrebe za specijalnim visoko otpornim alatima,

• relativno prosta izrada elektrode (alata),• nema mehaničkog dejstva alata na

obrađivani predmet,• značajno smanjivanje vremena rada za

obradu proizvoda iz teško obradivih materijala,

• mogučnost automatizacije i mehaniozacije procesa,

• mogućnost obrade dijelova složene forme, • odsustvo potebe za specijalno visoko

otpornim alatima,• relativno prosta izrada elektroda (alata), • nema mehaničkog djestva alata na

obrađivani predmet i • značajno smanjivanje vremena rada za

obradu proizvoda iz teško obradivih materijala.

• direktna zavisnost između proizvodnosti, hrapavosti i tačnosti obrade,

• neophodnost ostvarivanja obrade pri potopljenim elektrodama (alat i predmet) obrade u dielektrikium,

• zavisnost tačnosti i hrapavosti obrade od velikog broja faktora od kojih se neki mogu uvijek proračunati i

• niska proizvodnost pri obradi materijala male tvrdoće (meki čelik, obojeni metali).

Za izradu:• kalupa za kovanje i presovanje (izrada i

popravka istrošenih ili oštećenih);• kokila za livenje pod pritiskom;• alata za probijanje i prosjecanje;• dijelova sa uskim prorezima;• dijelova sa malim i dubokim otvorima;• dijelova sa složenim površinama,• tankozidih dijelova i dr.

PRIMJENA ELEKTROEROZIVNE

OBRADE

PROIZVODI

Orao Bijeljina

Mikron metalno Lukavac

Alat d.o.o. Konjic(500 x 350 mm )

ELEKTROEROZIONA OBRADA U BiH

HVALA NA PAŽNJI