تصنيع الأسلاك الكهربائية بالتفريغ الكهربائي

إن عملية القطع بالشرارة الكهربائية هي تقنية كهربائية حرارية معاصرة غير تقليدية تستخدم الشرارات الكهربائية لتآكل المواد من مادة مستهدفة (مادة الوظيفة). ويمكنها القطع لتشكيل نماذج تصميمية معقدة كما تستخدم لقص الأجزاء بأحجام كبيرة مع ثبات أبعادي عالي. ويمكن تشكيل الخطوط العريضة أو الثقوب الدقيقة بسهولة باستخدام آلة القطع بالشرارة الكهربائية القياسية مع الحد الأدنى من تآكل الأداة. إنها عملية أكثر دقة من تقنيات القطع المعدنية التقليدية. ومن بين ميزاتها الأساسية أنها يمكنها اختراق أي مادة عالية القوة وموصلة وتشكيل أشكال هندسية معقدة دون أي قوة ميكانيكية. تسلط هذه التدوينة الضوء على الإمكانات الهائلة لآلات القطع بالشرارة الكهربائية، وتناقش تطبيقاتها وأنواعها وقدرات القص الخاصة بها.

عملية التفريغ الكهربائي السلكي: مقدمة لعملية التفريغ الكهربائي السلكي

في صناعة تشغيل المعادن، يُفترض أن تكون عملية التفريغ الكهربائي للأسلاك (Wire EDM) تقنية دقيقة ومتقنة تستخدم سلكًا رفيعًا (قطبًا كهربائيًا) مشحونًا كهربائيًا لقص المعادن. يمر السلك في سائل عازل يبرد المادة ويزيل الجسيمات المتآكلة أيضًا.

لا تقوم عملية القطع بالكهرباء باستخدام الأسلاك بإزالة المواد من خلال القطع المباشر، بل تستخدم تفريغًا كهربائيًا لتآكل المواد. وبدلاً من قطعها، تقوم بإذابتها أو تبخيرها، مما يمنح الأداة دقة كبيرة وينتج عنها القليل جدًا من الرقائق. هذه العملية مفيدة لصنع أجزاء يصعب تصنيعها باستخدام التقنيات التقليدية إذا كانت المواد موصلة للكهرباء.

كيف تعمل تقنية EDM السلكية؟

عملية التفريغ الكهربائي بالسلك بسيطة ولكنها فعّالة للغاية. تبدأ العملية بغمر قطعة العمل في سائل عازل ووضعها على كماشة. ثم يتم تمرير سلك رفيع يحمل شحنة كهربائية عبر قطعة العمل. ولأن قطعة العمل موصلة للكهرباء، فإنها تكتسب شحنة معاكسة لشحنة بكرة الشحن.

عندما يقترب السلك من قطعة العمل، يتشكل قوس كهربائي عبر الفجوة، مما يتسبب في توليد الحرارة التي تذيب أو تبخر كمية صغيرة من المعدن. تعمل هذه الشرارات كأداة قطع وتستمر في حلاقة قطعة العمل إلى الشكل المطلوب.

خلال العملية بأكملها، يتم استخدام الماء منزوع الأيونات لتنظيم بيئة التصنيع وإزالة جزيئات المعدن المتآكلة بسبب العملية. يتيح هذا الترتيب تحقيق قطع وتشطيب دقيق للغاية للأجزاء، خاصة عندما تكون الأجزاء معقدة وتتطلب درجة عالية من الدقة.

أجزاء آلة القطع بالشرارة الكهربائية السلكية

فيما يلي الأجزاء الرئيسية لآلة تقطيع الأسلاك المدرجة أدناه؛

1. أدوات التحكم الرقمي بالكمبيوتر

يتم أتمتة عملية القطع بالشرارة السلكية بواسطة أدوات CNC التي تنظم تسلسل مسار السلك وعملية القطع. تعد هذه الأدوات مهمة جدًا لدقة وكفاءة العمليات حيث أن مستوى تعقيد هذه الأدوات يحدد مستوى الأخطاء ووقت التصنيع.

2. مزود الطاقة

توفر وحدة إمداد الطاقة نبضات كهربائية لكل من القطب السلكي وقطعة العمل، والتي تتراوح من 100 فولت إلى 300 فولت. وهي تتحكم في معدل وحجم هذه الشحنات، والتي تعد ضرورية لإزالة المواد.

3. سلك

ينتج السلك جهد التفريغ الكهربائي عن طريق تحويله إلى قطب كهربائي. يتم اختيار قطره، الذي يتراوح عادةً من 0.05 إلى 0.25 مم، وفقًا لشكل وسمك مادة العمل. عند اختيار السلك للقطع، ضع في اعتبارك مقاومة الكسر ومقاومة الصدمات والتوصيل ودرجة حرارة التبخر والصلابة.

تشمل أنواع الأسلاك الشائعة ما يلي:

• أسلاك النحاس: تشتهر هذه الأسلاك بموصليتها الممتازة للكهرباء، وهي مصنوعة من النحاس والزنك مجتمعين بنسبة 63% و37% على التوالي. يزيد محتوى الزنك من سرعة القطع ولكن لا ينبغي أن يزيد عن 40% لأنه يسبب التآكل.
• الأسلاك المطلية بالزنك: تحتوي هذه الأسلاك على طبقة من الزنك النقي أو أكسيد الزنك مما يحسن معدل التصنيع.
• الأسلاك المعالجة بطريقة الانتشار: يتم إنتاج هذه الأسلاك من خلال المعالجة بطريقة الانتشار وتحتوي على أكثر من 40% من الزنك، مما يجعلها مثالية للإنتاج على نطاق واسع والقطع من خلال مواد مختلفة.

4. وسط عازل

تتم عملية تصنيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي في خزان يحتوي على سائل عازل، عادةً زيوت أو ماء منزوع الأيونات. كما يعمل هذا الوسط على تقليل معدل العملية، وتجنب تكوين طبقة على القطب الكهربائي، وتوفير سطح أملس لقطعة العمل.

5. الأقطاب الكهربائية

في عملية تصنيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي، تعمل الأداة السلكية كقطب موجب الشحنة (كاثود)، بينما تعمل قطعة العمل كقطب سالب الشحنة (أنود) للدائرة الكهربائية. يخلق محرك سيرفو (وحدة تحكم) فجوة 0.01 إلى 0.5 ملم في السلك حتى لا يلمس قطعة العمل أثناء القطع، وهو أمر بالغ الأهمية للدقة ويساعد على تجنب الكسور في قطعة العمل المقصودة.

 

ما هي أنواع المواد التي يمكن قطعها بواسطة آلة EDM السلكية؟

إن عملية تصنيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي مفيدة للغاية ويمكنها قطع أي مادة موصلة للكهرباء تقريبًا وإنتاج أشكال هندسية وخطوط محيطية معقدة. فيما يلي بعض المواد الشائعة التي يمكن قطعها بفعالية باستخدام آلة تصنيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي

الألومنيوم

يعد الألومنيوم أحد أكثر المعادن تنوعًا، حيث يتمتع بموصلية حرارية وكهربائية عالية. إن عملية تصنيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي ناعمة بطبيعتها، مما يعني أنه أثناء عملية التصنيع، قد تتراكم الرواسب اللزجة؛ ومع ذلك، يمكن لتقنية الأسلاك بالتفريغ الكهربائي التعامل مع هذه المشكلة وتحقيق قطع دقيقة.

التيتانيوم

إن عملية القطع بالكهرباء باستخدام الأسلاك هي الأنسب للتيتانيوم لأنه لزج وينتج رقائق طويلة. ويمكن لهذه العملية التعامل مع هذه الخصائص بفعالية. يساعد الماء منزوع الأيونات كوسيط عازل في تقليل إنتاج الحرارة وبالتالي يجعل عملية القطع سلسة وأسهل.

فُولاَذ

إن عملية التفريغ الكهربائي بالسلك مفيدة للصلب لأنه معدن قوي. وغالبًا ما تُستخدم هذه العملية بدلاً من التصنيع باستخدام الحاسب الآلي للصلب قدرة على التحكم في صلابة المادة، إلا أن الفولاذ ينتج قدرًا كبيرًا من الحرارة، ومن ثم يجب اتخاذ الاحتياطات اللازمة في هذا الصدد.

نحاس

نظرًا لقوة الشد العالية، فإن النحاس سهل القطع نسبيًا باستخدام سلك EDM. ولأنه ناعم نسبيًا، فيجب أن تكون سرعة القطع بطيئة نسبيًا حتى لا يتسبب في تشوه المادة وبالتالي التأثير على دقة القطع.

الجرافيت

من الصعب نسبيًا تشغيل الجرافيت باستخدام الأدوات التقليدية نظرًا لطبيعته الهشة المتأصلة ومشكلة سحب الجسيمات. يمكن لآلة التفريغ الكهربائي السلكي، مع قطبها السلكي الحاد، تشغيل الجرافيت بكفاءة، مما يوفر قطعًا نظيفة ودقيقة.

تعتبر هذه المواد من بين المواد الموصلة التي تستطيع آلات Wire EDM معالجتها، مما يجعل هذه التكنولوجيا قابلة للتطبيق في العديد من الصناعات التي تتطلب دقة عالية وتصميمات معقدة.

الفرق بين تصنيع الأسلاك الكهربائية بالشرارة الكهربائية والتصنيع بالشرارة الكهربائية التقليدية

إن تصنيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي والقطع بالتفريغ الكهربائي التقليدي نوعان مختلفان من عمليات القص. تعمل الأسلاك بالتفريغ الكهربائي والقطع بالتفريغ الكهربائي التقليدي على نفس المبدأ ولكن طريقة عملهما واستخداماتهما مختلفة تمامًا. وفيما يلي تفصيل لكيفية اختلافهما:

نوع القطب الكهربائي

سلك EDM: كما تمت مناقشته أعلاه، فإنه يستخدم سلكًا رفيعًا يتم تسخينه ليعمل كقطب كهربائي ويتحرك لقطع الشكل والحجم المطلوبين للجزء أو المنتج.

EDM التقليدية: تستخدم أقطابًا كهربائية مصنوعة من مواد موصلة للغاية مثل الجرافيت أو النحاس ويمكن أن تكون بأشكال هندسية مختلفة. يتم وضع هذه الأقطاب الكهربائية في قطعة العمل، وبالتالي إنتاج صورة "سلبية" لشكل الأقطاب الكهربائية.

سرعة التصنيع

سلك EDM: تكون جاهزة للبدء بمجرد وضع السلك، مما يجعلها أكثر كفاءة ومثالية للمشاريع ذات المواعيد النهائية الضيقة.

EDM التقليدية: يجب تشكيل الأقطاب الكهربائية مسبقًا قبل عملية التصنيع، والتي قد تستغرق الكثير من الوقت، انتقل إلى تصنيع التفريغ الكهربائي الصفحة لمعرفة المزيد.

دقة

سلك EDM: توفر دقة عالية؛ حيث يمكنها قطع ما يصل إلى 0.004 بوصة. وهذا يجعلها مناسبة لقطع الأنماط والتصاميم المعقدة على القماش.

EDM التقليدية: على الرغم من أنه يستخدم أيضًا في القطع المعقدة، إلا أنه لا يمكن أن يكون دقيقًا مثل EDM السلكي، مما يجعله مناسبًا للقطع الأكثر بساطة وصلابة.

مزايا وعيوب تصنيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي

أجزاء النموذج الأولي لآلة التفريغ الكهربائي السلكي

الايجابيات

دقة: يوفر قطعًا خالية من العيوب، مما يعني أنه لا يتطلب أي معالجة أو تشطيب إضافي.

• الأشكال المعقدة: يمكن أن تساعد عمليات التصنيع باستخدام الحاسب الآلي التقليدية في إنشاء أنماط معقدة يصعب إنشاؤها باستخدام التقنيات التقليدية.
• الأجزاء الصغيرة: مناسب للاستخدام عند العمل على الأجزاء الصغيرة والمعقدة التي يصعب التعامل معها.
• المواد الهشة: تُستخدم آلات CNC Wire EDM على المواد التي لا يمكن تعريضها للضغوط والتي يصعب معالجتها من خلال آلات القطع التقليدية.
• قطع نظيفة: إنه لا يترك أي نتوء أو تشويه خلفه، مما يعني أنه لا توجد حاجة إلى مرحلة ما بعد المعالجة.
• القطع المستمر: يمكنه القطع دون إيقاف العملية وحتى البدء في القطع مرة أخرى في حالة انقطاع السلك.

سلبيات

القيود المادية: لا ينطبق إلا على المواد الموصلة للكهرباء.

أبطأ للمواد السميكة: ليس بنفس فعالية EDM التقليدية على المواد السميكة جدًا أو الصلبة.

يكلف: يمكن أن تكون آلات EDM السلكية باهظة الثمن، خاصة عندما يتعين على المرء أن يأخذ في الاعتبار التكلفة الأولية للآلات.

صيانة: يجب صيانته بشكل متكرر للحفاظ على دقته وسرعته.

إن معرفة هذه الاختلافات والمزايا والعيوب الخاصة بتقنية Wire EDM يمكن أن تساعد الشركات المصنعة في تحديد التقنية الأكثر ملاءمة لاستخدامها في تطبيقاتها.

تطبيقات تصنيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي

تُستخدم تقنية التفريغ الكهربائي السلكي في صناعات السيارات والطائرات والصناعات الطبية، بدءًا من إنتاج النماذج الأولية التفصيلية وحتى إنتاج الأجزاء بكميات كبيرة. وفيما يلي تفصيل لبعض القطاعات الرئيسية التي تستخدم هذه التكنولوجيا المتطورة:

صناعة السيارات:

في صناعة السيارات، حيث تكون الأجزاء معقدة الشكل عادةً والمواد المستخدمة معقدة للغاية، يتم استخدام تقنية EDM السلكية. لا تتضمن هذه العملية قوة ميكانيكية وهي مثالية لإنشاء أجزاء مثل مصدات السيارات ولوحات القيادة والأبواب والعديد من الأجزاء الأخرى ذات الثقوب والتجاويف.

الصناعة الطبية:

في صناعة الرعاية الطبية، تعتبر آلات EDM مهمة لتشكيل أجزاء النماذج الأولية المعقدة المستخدمة بشكل مثالي في معدات مثل قياس البصر وطب الأسنان. تكون هذه العملية فعالة بشكل خاص عند استخدامها على المعادن المناسبة لإنتاج الأجهزة الطبية، مما يعزز هياكل العناصر مثل غرسات الأسنان وأجزاء الحقن مع إضافة تصميمات معقدة.

صناعة الطيران والفضاء:

تلعب تقنية القطع بالشرارة الكهربائية السلكية أيضًا دورًا حيويًا في صناعة الطيران والفضاء. وهي العملية التي يتم تبنيها لإنشاء أجزاء الطيران والفضاء التي تحتاج إلى تحملات قريبة تصل إلى +/-0.005x، وتشطيب سطحي ناعم. وهي تعمل جنبًا إلى جنب مع القطع بنفث الماء للأجزاء التي لا تتحمل الحرارة والإجهاد الناتج عن أدوات القطع التقليدية. وقد تم استخدام هذه التقنية على نطاق واسع في تصنيع أجزاء المحرك، وشفرات التوربينات، ومكونات معدات الهبوط، وغيرها الكثير لفترة طويلة.

خاتمة:

يمكن اعتبار عملية القطع بالكهرباء السلكية واحدة من أكثر التقنيات دقة ومرونة في القطع، وهي تحظى بتقدير كبير في الصناعات التي تتطلب أشكالاً معقدة ودقة عالية. تعد عملية القطع بالكهرباء السلكية تقنية قيمة بشكل خاص لقطع النماذج الأولية لإنتاج الأجزاء المعقدة وإنتاجها بكميات كبيرة نظرًا لدقتها العالية وقدرتها على تلبية التفاوتات الأكثر صرامة.

هل تبحث عن مصدر لمشروع تصنيع أسلاك EDM أو تشغيل أسلاك EDM بالقرب مني؟

? Sincere Tech هي شركة تصنيع خدمات تصنيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي راسخة ولديها خبرة في عمليات CNC المتعددة، بما في ذلك تصنيع الأسلاك بالتفريغ الكهربائي. تتيح لنا هذه الميزات تحقيق قطع دقيقة على مواد موصلة مختلفة لتلبية احتياجات أجزاء مختلفة في صناعات متعددة. إذا كنت تريد معرفة المزيد، يرجى الاتصال بمتخصصي تصنيع EDM لدينا لمزيد من المعلومات حول متطلباتك وتفاصيل المشروع.

الأسئلة الشائعة

س1: ما هي دقة أو حد التسامح لـ Wire EDM من حيث الأبعاد؟

عادةً ما تكون عملية EDM السلكية دقيقة جدًا، ويمكن لعملية EDM السلكية السريعة القيام بتفاوتات ضيقة تصل إلى ±0.1 ملليمتر. يمكن لعملية EDM السلكية CNC تلبية تفاوت 0.05 مم.

س2. كيف يختلف سلك EDM عن القطع بالليزر؟

تعمل تقنية EDM السلكية عن طريق التآكل الكهربائي من السلك، بينما تستخدم عملية القطع بالليزر شعاعًا حراريًا عالي الطاقة لقطع المواد، كما أن التسامح مختلف أيضًا، وستكون تقنية EDM السلكية أكثر دقة من عملية القطع بالليزر.

س4. لماذا يعد الماء منزوع الأيونات مكونًا حيويًا في عملية تفريغ الأسلاك بالكهرباء؟

تستخدم تقنية Wire EDM الماء منزوع الأيونات كوسيط عازل نظرًا لانخفاض نسبة الكربون فيه. كما يعمل أيضًا كمشتت حراري لضمان الحفاظ على درجات حرارة العازل عند المستوى الأمثل أثناء عملية التصنيع.