با سلام
مطلبی درمورد روش های تولید مخصوص براتون اماده كردم.......









برای دیدن به دامه ی مطلب مراجعه كنید....


روشهای تولید مخصوص


(( مــقــدمــه ))

روشهای تولید مخصوص ( UNUSUAL METHODS OF MACHINING   ) در صنعت عبارتند از :

1- ماشین کاری ماورای صوت  USM               
 ( ULTRASONIC MACHINING )
در چند دهه اخیر مواد جدید زیادی پای به عرصه تولیدات صنعتی گذاشته اند که بسیاری از آنها به دلیل سختی و استحکام زیاد به دشواری قابل ماشینکاری و شکل دادن می باشند .  مواد فوق العاده سخت نظیر کار بایدهای تنگستن و تیتانیوم ، الماس ، یاقوت ، فولادهای پرآلیاژ و غیره که امروزه در ساختمان بسیاری از قطعات و ماشین آلات به کار میروند تنها به روش سنگ زدن قابل ماشین کاری می باشند .
گروه دیگری از مواد نظیر ژرمانیم ، سیلیکان ، فریت ، سرامیک ، شیشه و کوارتز به دلیل شکنندگی بیش از حد مقاومت کافی در مقابل نیروهای ناشی از کار مکانیکی را نداشته بنابراین با روشهای معمول به دشواری قابل ماشین کاری می باشند . لذا به دنبال یافتن روشهای مناسب کار روی این قبیل مواد تکنیکهای نوینی در ماشین کاری نظیر الکتروشیمی ، جرقه الکتریکی و غیره ابداع گردیدند که روش ماشین کاری ماورای صوت از زمره آنهاست .
ماشین کاری ماورای صوت نوعی عمل سایش است که در آن مواد شکننده در اثر ضربات ذرات سختی که تحت کنترل ابزاری با ارتعاشات کم دامنه به وجود می آیند ماشین کاری می شوند . تحت تاثیر این برخوردها ابزار مورد استفاده نیز دچار سایش و خوردگی خواهد شد و لیکن با انتخاب مواد مناسب می توان این خوردگی را به حداقل رساند ، همین طور ذرات مواد ساینده نیز خود به مرور به ذرات ریزتر و کوچکتر شکسته خواهند شد و لازم است یک جریان دائمی در طول عملیات ذرات جدید را وارد عمل کرده و در ضمن مواد جدا شده از قطعه کار را از محیط عمل خارج نماید . با پیشروی ابزار در امتداد نوسانات آن حفره ای در قطعه کار به وجود خواهد آمد که دقیقاً مطابق سطح خارجی ابزار خواهد بود و در صورت ترکیب این حرکت با حرکتهایی که به قطعه کار داده می شود عملیات متنوعی روی مواد سخت و شکننده می توان انجام داد که بسیار شبیه عملیاتی نظیر فرز کاری معمولی و غیره می باشد که بر روی مواد معمولی انجام می گیرد .
صدای ناشی از این عملیات را با انتخاب طیف پایین فرکانسهای مافوق صوت برای ارتعاشات ابزار را می توان به حداقل رسانید ، امتیازات با ارزش این روش در ماشین کاری مواد سخت و شکننده باعث شد که استفاده صنعتی آن به سرعت پیشرفت نماید . اولین نمونه این ماشینها بین سالهای 1953 و 1954 ساخته شدند و عمدتاً برای کارهایی نظیر سوراخکاری و فرزکاری استفاده می شدند که در سالهای اخیر انواع ماشین های ماورای صوت در اندازه های مختلف و برای کارهای گوناگون ساخته می شوند .   
    
2- ماشین کاری الکترو شیمی  ECM
( ELECTRO CHEMICAL MACHINING )
اساس کار ماشینهای الکتروشیمی :
چنان که اختلاف سطح الکتریکی بین الکترودهای فلزی داخل مایع الکترولیت برقرار گردد جریان الکتریکی از طریق الکترولیت بین الکترودها ایجاد خواهد شد و بر خلاف پدیده هدایت الکتریکی در فلزات که تنها الکترونها در ساختمان مولوکولی فلز به حرکت در می آیند در این حالت گروههایی از اتمها دارای بار الکتریکی موسوم به یون در الکترولیت به حرکت در آمده موجب عبور جریان الکتریکی می شوند .
انتقال الکترونها بین یونها و الکترودها ، مدار الکتریکی را کامل کرده و همچنین باعث پدیده انحلال فلز در الکترود مثبت یا آند می شود که مبنای کار ماشینهای الکتروشیمی می باشند . در ضمن این واکنشها گازهایی نیز اطراف الکترودها تولید می نمایند که از جمله آنها هیدروژن است که در ضمن بیشترین حجم را نیز دارا می باشند و در اطراف الکترود منفی یا کاتد تشکیل می شود . از فلز به وجود آورنده آند مواد اتم به اتم جدا شده و طی مکانیزم پیچیده ای به صورت یونهای مثبت داخل الکترولیت یا به زبان رایج در ماشین کاری الکتروشیمی رسوبهای جامد هیدرواکسید در     می آید .
الکترولیت ممکن است از اسیدها یا به طور معمولتر از نمکهای بازی حل شده در آب تشکیل یافته باشد . در مجاورت آب کریستالهای نمک به صورت ذرات باردار مثبت و منفی شکافته می شوند که به صورت آزادانه داخل محلول الکترولیت به حرکت در می آیند این ذرات که یون نامیده می شوند ممکن است یک اتم یا گروهی از اتمها باشند که حامل یک واحد یا چندین واحد بار الکتریکی هستند . تعداد یونهای مثبت و منفی با هم برابرند لیکن تعداد ذرات باردار مثبت و منفی لزوماً برابر نیستند .
3- تکنولوژی لیزر
LASER TECHNOLOGY )  )
لیزر خیلی زود و سریع از محیط تحقیقاتی آزمایشگاهها بیرون آمده و به صورت ابزاری پای به عرصه تولیدات صنعتی در کارخانجات گذاشت ، ابزاری قدرتمند با توانایی انتقال مقادیر هنگفتی انرژی حرارتی و تمرکز دقیق آن در نقطه ای بسیار کوچک با سرعتهایی بسیار بالا . لیزرهای صنعتی دارای موارد استعمال بسیاری در زمینه عملیات مختلف روی مواد گوناگون می باشند از جمله آبکاری سطحی ، عملیات برشکاری ، سوراخکاری ، حکاکی ، جوشکاری ، برداشت مواد و نگارش روی مواد .
طیف انواع موادی که تحت پوشش عملیات لیزری قرار گرفته اند دائماً در حال گسترش است ، این طیف انواع فلزات ، پلاستیکها ، چوب ، کاغذ ، پارچه ، سرامیکها و مواد نیمه هادی و کریستالها نظیر الماس را فرا گرفته است . موارد استعمال صنعتی لیزر برای انجام عملیات مختلف روی مواد حرکت نسبتاً جوان در حال گسترش است . از دلایل عمومیت یافتن و استقبال از صنعت لیزر عبارتند از :
1- قابلیت اطمینان بیشتر  2- قابلیت قابل ملاحظه سیستم لیزر در مقابله با مشکلات محیط کار و انطباق با شرایط متغیر خط تولید  3- قابلیت کنترل کامپیوتری سیستم و در نتیجه حجم تولید بیشتر و انعطاف پذیری زیاد  . 
صنعت لیزر دارای نقاط قوت و ضعف خاص خود است . بعضی از مزایای آن نظیر انجام عملیات از فاصله دور منحصر به فرد می باشد ، با استفاده از لیزر امکان انجام عملیات در هوا و گازهای مخصوص و حتی در صورت لزوم در خلاء وجود دارد . با این روش جوشکاری و سوراخکاری نقاط غیر قابل دسترسی نظیر نقطه ای داخل یک لوله یا در زاویه ای غیر قابل دسترسی به کمک آینه های نوری که مسیر اشعه را به راحتی تغییر می دهند انجام پذیر است . هر چند که صنعت لیزر در پاره ای موارد حتی با روشهای جاافتاده ای چون ماشینکاری تخلیه الکتریکی ، قوس پلاسما و عملیات با اشعه الکترونی رقابت می کند لیکن در اغلب موارد مکمل آنها بوده و در بسیاری از موارد نیز آشکارا کاربردی ندارد .
یکی از مزایای بزرگ لیزر این است که علاوه بر انجام عمل موردنظر ضمن آن بر ارزش مواد نیز می افزاید که نمونه بارز این مطلب عملیات جوشکاری و آبکاری با لیزر است که باعث کاهش خستگی ، درز آب بندی شده بهتر و عمر بیشترقطعه می شود .


4- تکنولوژی اشعه الکترون  EBM
(ELECTRON  BEAM TECHNOLOGI  )
سال 1930 در زمینه اپتیک الکترونی شرایط لازم برای امکان هدایت اشعه الکترونی به شکل دلخواه فراهم گردید . در سال 1938 سیستمی از عدسیهای مغناطیسی ( Magnetic Lens ) برای تمرکز کردن ( Focusing ) اشعه الکترونی برای انجام سوراخهای ریز و تبخیر فلزات به کار گرفته شد اما با این همه به دلیل عدم دسترسی کافی به سیستمهای خلاء قوی این تکنیک نیز نتوانست مصارف صنعتی پیدا کند .
در سالهای 1950 مقاله ای در زمینه توانایی اشعه الکترونی به عنوان ابزاری برای سوراخکاری و ماشینکاری در محدوده های میکرونی انتشار یافت . تکنولوژی هسته ای و صنایع فضایی در جریان رشد خود طالب روشهای جدید کارورزی روی مواد بودند از جمله در جوشکاری ، ذوب و تبخیر مواد و آلیاژهای سخت و دیر گدازی که در صنایع مزبور به کار گرفته می شدند . روشهای معمول در این موارد یا ناتوان از انجام عملیات مورد نظر بوده و یا این که کارایی نامطلوبی داشته اند سرانجام تحولات یاد شده (در اواسط سالهای 1950 ) استفاده از تکنیک اشعه الکترونی در تکنولوژی صنعتی را مطرح نمود .
عمدتاً در فاصله سالهای 1957 تا 1961 بود که مراکز تحقیقاتی متعددی تکنیکها و تجهیزات ذوب مواد با اشعه الکترونی را عرضه نمودند . این تحول به دنبال ابداع سیستمهای قوی تولید خلاء که از ارکان تکنولوژی اشعه الکترونی است پدید آمد . در سالهای بعد تکنیک تبخیر با اشعه الکترونی به شکل روزافزونی برای عملیات مختلف روکش دادن (Coating ) متداول گردید . تا سال 1965 تمامی این تکنیکها به بلوغ و پختگی خود رسیدند به طوری که ذوب ، جوشکاری تبخیر و ماشینکاری مواد مختلف با اشعه الکترونی موقعیت به عنوان یک ابزار تولیدی را احراز نمود . در حال حاضر موارد استعمال صنعتی کارورزیهای اشعه الکترونی توسعه قابل ملاحظه ای یافته است که در مجموع روشهای دیگری نظیر کارورزیهای غیر حرارتی اشعه الکترونی در میکرو الکترونیک و عملیات تشعشعی پلاستیکها و مواد پوششی بدل به روشهای تولیدی برومندی شده اند . روشهای دیگری برای کاربردهای اشعه الکترونی در زمینه تولید صنعتی انبوه در منصه ظهور می باشند .
فاصله سالهای 1965 تا 1975 شاهد رشد اتوماسیون (  Automatization ) در تکنیک و تجهیزات بسیاری از شاخه های فعالیت تکنولوژی اشعه الکترونی بود در نتیجه تعداد تجهیزات اشعه الکترونی مورد استفاده در خطوط تولید  افزایش یافت و البته علت دیگر این امر ساخت و ابداع وسایل و تجهیزات جدید اشعه الکترونی می باشد .    
5- فرم دادن به وسیله پالس مغناطیسی  MPF
( MAGNETIC PULSE FORMING )
یک میدان مغناطیسی گذرا به عنوان منبع فشار در تکنیک فرم دادن به وسیله پالس مغناطیسی (MAGNETIC PULSE FORMING ) مورد استفاده قرار میگیرد که در رابطه متقابل با قطعه کار فلزی فشار به صورت پالس مغناطیسی برای انجام کار به وجود می آید . از ابتدای پیدایش این روش ماشینهای فرم دادن و مونتاژ با استفاده از موج مغناطیسی (یعنی از سال 1962) قابلیت خود را در بسیاری از موارد تولید انبوه به اثبات رسانده اند و امروزه نه تنها در صنایع فلزی مثل اتومبیل سازی ، ماشینهای اداری ، ادوات خانگی ، وسائل الکتریکی و غیره از این روش سریع در عملیات مونتاژ انبوه استفاده می کنند بلکه تعداد روز افزونی از تجهیزات پالس مغناطیسی به شکل کوتاه مدت در صنایع فضایی و تولید سلاحهای موشکی مورد استفاده قرار میگیرد .

 با توجه به استفاده گسترده از ماشین کاری به روش تخلیه الکتریکی در صنایع این متد با توضیحات کامل تری در ادامه آمده است .



6- ماشین کاری به روش تخلیه الکتریکی  EDM
(ELECTRO DISCHARG MACHINING )
در این روش تخلیه الکتریکی به صورت گذرا بین الکترود (ابزار) و قطعه کار انجام گرفته و در هر عمل تخلیه جزء کوچکی از فلز برداشته می شود. سرعت ماشین کاری در این روش بستگی به شکل  موج تخلیه و فاصله زمانی بین آنها دارد . پدیده برداشت فلزات توسط جرقه الکتریکی اولین بار توسط ژوزف پریستلی در سال 1768 گزارش گردیده است . دو دانشمند روسی به نامهای لازارنکوف ( B.R.Lazarenkov ) و (N.I.Lazarenkov ) بعد از انجام مطالعات طولانی در این زمینه که از سال 1935 آغاز گردیده بود پیشنهاد کردند اثر تخریبی تخلیه الکتریکی برای عملیات ماشین کاری کنترل شده فلزات به کار رود .
در سال 1943 این روش توسط انها برای جبران کمبود شدید الماس که برای ماشین کاری حدیده از جنس آلیاژهای سخت فولاد ابزار مورد استفاده قرار می گرفت به کار برده شد . منبع انرژی پیشنهادی لازارنکوف برای ایجاد جرقه نوسان ساز از نوع رلاکسیون بود که استفاده از این روش در دوران جنگ دوم به علت سرعت پیشروی پایین محدود بود به ماشینکاری فولادهای آلیاژی سخت ، تولید حفره های کوچک و ایجاد سوراخهای بسیار ریز .
به تدریج انواع بهتری از ژنراتورهای مزبور (رلاکسیون) ساخته شدند که سعی شده بود معایب سیستمهای قبلی در آنها رفع شده باشد . یکی از مهمترین این معایب عبارت بود از محدود بودن فرکانس کار به توانایی ماده دی الکتریک برای بازیابی در فاصله بین تخلیه های متوالی با سرعت دی الکتریک در دی یونیزه شدن . برای حصول به این مقصود یا رفع این اشکال بایستی شرایطی فراهم شود تا در فاصله بین تخلیه های الکتریکی ، ولتاژی بین الکترودها وجود نداشته باشد . یکی از سیستمهایی که امروزه بیش از همه مورد استفاده قرار می گیرد پالس ژنراتورهای ترانزیستوری کنترل شده می باشند که در آنها واحد نوسان ساز با موج مربعی با آتش کردن ترانزیستورهای قدرت به جریان مولد جرقه اجازه می دهد که در مدار متشکل از مقاومت و فاصله بین الکترودها به گردش درآید .
سیکل کار (DUTY Cycle ) و نسبت زمان برقراری جرقه به زمان سیکل آن مستقل از فرکانس تکرار قابل تغییر بوده و میتواند مناسب با شرایط کار انتخاب گردد . ژنراتورهای رلاکسیون تابع شرایط کار بوده و فرکانس آنها بستگی یه شرایط موجود در فاصله (gap ) بین الکترودها دارد در حالی که پالس ژنراتورها به طور مستقل از شرایط محیط کار پالسهایی با سرعت معین شده را می توانند تولید کنند .
هر چند که بیشتر ژنراتورها از نوع یکی از دو گروه موفق می باشند لیکن ژنراتورهای مخصوصی از نوع هیبرید که ترکیبی از این دو نوع می باشند نیز ساخته شده اند . این ژنراتورها ولتاژی بیش از ولتاژهای معمول تولید می کنند . به طور کلی در پالس ژنراتورهای مستقل این مقدار محدود است به 60 الی 100 ولت ، لیکن در انواع مورد بحث مقدار آن به 180 ولت هم می رسد . ماشینهای با ولتاژ تخلیه بالا دارای خصوصیاتی هستند که ماشینهای دیگر فاقد آن می باشند  از جمله ماشینکاری مواد سرامیکی جدیدی که از  نوع سیلیکون است که ماشینهای دیگر ناتوان از انجام آن   می باشند . 


مبانی فیزیکی ماشین کاری تخلیه الکتریکی –  تخلیه الکتریکی

عمل ماشین کاری به طور عمده با ایجاد پالسهای ولتاز متوالی بین الکترودهایی که داخل مایع دی الکتریک و به فاصله کمی از یکدیگر قرار    گرفته اند انجام می گیرد . ناهمواریهای کوچک سطوح الکترودها ، تغییرات قابل ملاحظه ای در فاصله بین الکترودها در مقایسه با اندازه های اسمی در حدود کمتر از 20 الی 30 میکرون به وجود می آورد ، این تغییرات به 20 الی 40 درصد فاصله بین الکترودها می رسد .
ولتاژ اعمال شده از 70 تا 200 ولت متغیر است که میدان الکتریکی شدید غیر یکنواختی را را در فاصله الکترودها ایجاد می کند ، این میدانهای قوی سرانجام مقاومت دی الکتریک را در هم شکسته و تخلیه الکتریکی گذرایی آغاز می گردد که مدت زمان تخلیه (4-)10 تا (8-)10 ثانیه میباشد .   
یک گذرگاه (Channel ) یونیزاسیون در نقطه ای که دارای بیشترین شدت میدان الکتریکی است و از نظر الکتریکی هادی شده است تشکیل میگردد و در پی آن یک جریان قوی تخلیه برقرار می گردد . تخلیه این جریان قوی از طریق یک سطح بسیار کوچک چگالی جریان فوق العاده ای در حدود 1000 آمپر بر میلیمترمربع و بلکه بیشتر بخ وجود می آورد که به دنبال خود یک گذرگاه یونیزه متشکل از پلاسما یا گاز یونیزه با درجه حرارت بسیار بالا 8000 تا 12000 کلوین تولید می کند . ذوب و تبخیر تقریباً لحظه ای که الکترود و قطعه کار به همراه حبابهای بخار با فشار زیاد در اثر تخلیه الکتریکی آغاز می گردد ، حبابهای گاز تا بیرون از فضای گذرگاه تخلیه توسعه یافته و به شکل شعاعی به سمت مایع دی الکتریک انبساط می یابند .
فشار داخلی حبابها به علت مقاومت دی الکتریک در مقابل انبساط آزاد آن ها است و مقدار آن ممکن است در آغاز به چند صد آتمسفرنیز برسد . خورده گی در الکترود و قطعه کار یکسان نبوده و بستگی دارد به :
1- پولارتی 2- ضریب هدایت حرارتی 3- نقطه ذوب مواد مورد ماشین کاری 4- مدت و شدت جریان تخلیه .  

با انتخاب دقیق پارامترهای ماشینکاری خورده گی قطعه می تواند از 5/99 تا 5 درصد خورده گی الکترود باشد . به محض قطع جریان عمل تخلیه متوقف می گردد شواهد نشان می دهند که حبابهای گاز در اثر برخورد ذرات جدا شده از سطح الکترود می ترکد . ذرات مذاب جدا شده از قطعه در مایع دی الکتریک مجدداً به حالت جامد در آمده و به شکل گوی چه هایی بسیار ریز معلق در مایع در می آیند .
در مدت برقراری جرقه امپلانس فضای بین الکترودها کاهش یافته و چنان که تامین انرژی به طور دائم ادامه یابد قوس الکتریکی بین الکترودها برقرار خواهد شد . بعد از برقراری قوس الکتریکی جریان تخلیه بسیار کمتر و به حدود چند درصد آمپر بر میلی متر مربع می رسد افزایش دمای سطوح و سرعت عمل خورده گی کاهش یافته لیکن عمق نفوذ حرارت در الکترودها در مقایسه با حالت تخلیه الکتریکی به صورت جرقه افزایش  می یابد ، بنابراین منبع مولد قدرت برای ایجاد جرقه بایستی بتواند انرژی را به صورت تپش (Pulse ) تامین کند .
برای حفط فاصله بین الکترودها در حد مناسب برای شکستن مقاومت دی الکتریک که در اثر خورده گی الکترودها افزایش خواهد یافت یک سیستم پیشروی خودکار دقیق بایستی به کار گرفته شود .
تشکیل جرقه و پدیده تخلیه از طریق جرقه زدن (Sparking ) هنوز در پرده ابهام   است . نزدیکترین برجستگیهای (Peaks ) سطوح الکترودها دارای بیشترین میدان الکتریکی بوده که باعث شروع صدور میدان از کاتد می گردند . مولکولهای دی الکتریک در معرض برخورد بهمنی از الکترودها قرار می گیرند ، این پدیده با حضور ذرات خارجی داخل دی الکتریک شدت بیشتری می یابد . جرقه اولیه منجر به بروز قوس الکتریکی می گردد ، قطر ستون تخلیه سریعاً انبساط یافته و در اثر آن یک موج شوک انتشار     می یابد .
به نظر یکی از محققین عمل جدایش فلز یا خورده گی ( انتشاریونها ) تحت تاثیر گرادیان میدان الکتریکی قوی و نیروهای زیاد وارد به یونهای مثبت شبکه کریستالی فلز و پاره کردن ذرات فلز آند صورت می گیرد . برخی دیگر از محققین خورده گی را در اثر صدور شعله های با سرعت بالای الکترو لومینوس از سطح کاتد به سمت آند می دانند و به این ترتیب شعله های ضعیف تر منتشره از اند باعث خورده گی سطح کاتد خواهد شد .
به نظر لازارنکوف و عده زیادی از پژوهشگران درهم شکستن مکانیکی کریستالهای فلز در اثر برخورد شعاع الکترونی با سطح کوچکی از فلز آند است که باعث ذوب شدن حجم کوچکی از فلز خواهد شد .
زمانی که شرایط کار از یک حد بحرانی تجاوز کند تغییر مکان قابل کنترلی از فلز میتواند صورت گیرد لذا قطره مذاب جدا شده از آند شتاب گرفته وارد منطقه ای با دمای فوق العاده بالا گردیده و تبخیر می گردد . 


نقش سیال دی الکتریک در ماشین کاری EDM
سیال دی الکتریک که الکترود و قطعه کار و فضای بین آنها را در بر می گیرد وظایفی به شرح ذیل را بر عهده دارد :
1- به عنوان یک عایق موجب فشرده گی کانال تخلیه جرقه و افزایش چگالی انرژی گشته ، طول و قطر مسیر تخلیه را کاهش می دهد .
2- مواد جامد و گازهای حاصل از خورده گی را از فضای بین الکترودها دور می سازد .
3- حرارت ناشی از تخلیه الکتریکی را به محیط خارج از عملیات انتقال داده در نتیجه الکترود و قطعه کار را خنک می سازد .
تخلیه الکتریکی بایستی از طریق هدایت در کانال مشخص و پایداری که داخل سیال دی الکتریک ساخته می شود انجام گیرد ، انرژی تخلیه شده بایستی متمرکز شده و به شکل موثری برای جدا کردن مواد از قطعه کار به کار گرفته شود .
سیال مناسب برای این عملیات در اثر حرارتهای ناشی از تخلیه بایستی دود و بخارات اندکی تولید کند . سیال دی الکتریک بایستی دارای ویسکوزیته کم و قدرت خیس کنندگی زیادی باشد تا بتواند به خوبی در فضای تنگ بین الکترودها که در عملیات پرداخت حتی تا 10 میکرون کاهش می یابد نفوذ کند . دی الکتریک همچنین از نظر شیمیایی بایستی ماده بی اثری باشد تا در الکترود ، قطعه کار و یا اجزاء ماشین و سیستم پمپاژ خوردگی به وجود نیاورد .
مشخصات هیدروکربنی نفت از دی الکتریک های رایج در ماشین کاری EDM می باشند که ممکن است نسبت به جنس قطعه کار و نوع عملیات دی الکتریک خاصی از بین آنها مناسبتر باشد لیکن به واسطه وسعت دامنه کار این ماشین تغییر سیال دی الکتریک کاری غیر عملی و غیر اقتصادی است . استفاده از دی الکتریک های سیلیکانی و مخلوطی از آنها با نفت در برخی از موارد نتایج بسیار خوبی داشته است . به عنوان مثال در ماشینکاری تیتانیوم سرعت بالاتر ، خوردگی کمتر الکترود و صافی سطح بهتری نسبت به مواد دی الکتریک حاصل می گردد . البته استفاده از این مواد به دلیل هزینه بالا محدود است . مواد دیگری نیز که به عنوان دی الکتریک نتایج نسبتاً موفقیت آمیزی داشته اند مورد استفاده قرار گرفته اند که از آن جمله گلیکول به همراه آب و پارافین( که بعضاً همراه پودر آهن ، مس و گرافیت بوده است ) می باشد . امولسیون آب و روغن ، آب مقطر و حتی هوای فشرده و شست و شوی کافی یکی از حساسترین عوامل موثر در موفقیت این عملیات است .
در یک محیط گازی سیال دی الکتریک دچار تیرگی و گردش گردابی در مجاورت سطوح الکترود و قطعه کار گردیده ، در نتیجه باعث پراکندگی انرژی و پدیده تخلیه الکتریکی و همچنین قابلیت ماشین کاری خود را از دست خواهد داد .
حضور این دو آلودگی مطلوب نمی باشد گرچه ذرات فلزی زیان آور نمی باشند . تشکیل پس مانده های هیدروکربن بایستی محدود گردد زیرا در بیش از یک حد مجاز باعث تغییر خواص دی الکتریک خواهد شد . این مواد در صورت افزایش بیش از حد بین الکترود و قطعه کار یک پل مقاومت تشکیل می دهند که بعد از چند تخلیه به شکل جرقه قوسهای الکتریکی پیوسته ای به وجود آورده و باعث آسیبهای موضعی در سطوح الکترود و قطعه می گردند .
جذب ذرات معلق از سیال دی الکتریک به کمک صافی از اعمال ضروری است و نگهداشتن میزان آلودگیها در یک حد کنترل شده از چند جهت سودمند است : 1- ماشین کاری با آمپر بالا    2- خشن تراشی با فرکانس پایین که شرایط ماشین کاری پایدارتری در روش EDM به دست    می آید    3- سرعت ماشین کاری بالاتر و کاهش خوردگی الکترود   
به منظور عملیات پرداخت (Finishing ) تصفیه دقیق دی الکتریک ضروری است و در بیشتر عملیاتها صافیهای مورد استفاده بایستی ذراتی به درشتی 5 میکرون را جدا سازند .
گردش دی الکتریک به روشهای مختلفی انجام می گردد : 1- سیستم پمپاژ    2- سیستم مکش    3- استفاده از افشانک
از بین آنها روش گردش توام با فشار پمپ از همه رایجتر است . در این روش دی الکتریک با فشار پمپ در مجاری تعبیه شده در الکترود یا قطعه جریان می یابد . در روش شستشو با افشانک جریانی از دی الکتریک با فشار از جانب الکترود به سمت فضای بین الکترود و کار پاشیده می شود که البته این روش چندان موثر نیست .
روش دیگر ایجاد جریان دی الکتریک با استفاده از ایجاد مکش در فضای بین الکترودها است بدین منظور سوراخی در کف کار یا الکترود تعبیه می گردد . روش ماشین کاری حفره های عمیق در قالبها بسیار مناسب است زیرا سیال آلوده از سمت تحتانی فاصله الکترود و کار خارج گردیده و در عوض دی الکتریک باز یافته از سمت فوقانی وارد این فاصله می شود بنابراین شرایط کار یکنواخت تری به وجود خواهد آمد در این صورت از میزان مخروطی شدن سوراخها یا شیبدار شدن دیواره های حفره ماشینکاری شده به طور قابل ملاحظه ای کاسته خواهد شد . گاهی اوقات نیز از حرکت ارتعاشی محوری الکترود یا قطعه کار برای به هم زدن دی الکتریک به خصوص در مواردی که به کار بردن جریان شستشو مقدور نیست استفاده می شود ، با این عمل نوعی حالت پمپ کردن موضعی خود به خودی در سیال بین الکترودها ایجاد می شود که موجب تلاطم آن و در نتیجه شناور ساختن و دور کردن ذرات معلق از محیط عمل می گردد .
روشهای گوناگون گردش الکترولیت
          









الکترود   Electrod
هزینه ساخت الکترود بعضاً تا 50% کل هزینه ماشین کاری با روش EDM می رسد بنابراین انتخاب الکترود مناسب در اینجا می تواند نقش موثری در قیمت تمام شده قطعات داشته باشد . جنس الکترود بایستی از ماده ای انتخاب شود که دارای خواص زیر باشد :
1- هدایت الکتریکی خوب ( مقاومت الکتریکی کم )
2- نقطه ذوب بالا
3- ضریب هدایت حرارتی و ظرفیت حرارتی بالا
4- نرمی و شکل پذیری

مختصری از خواص الکترودهای متداول در ماشین کاری EDM
الکترود مس :
- نقطه ذوب 1083 در جه سانتی گراد    
- مقاومت الکتریکی 0167/0 میکرون بر میلیمتر مربع
روشهای ساخت :
1- ماشین کاری معمولی   2- سنگ زدن   3- پرس گرم (فورجینگ)   4- پرس سرد (برای مدلهای ظریف و دقیق نظیر سکه    5- اکستروژن             
6- روش آبکاری مورد استعمال در کپی کردن :
الف : روی مدل چوبی یا فلزی یا پلاستیکی یا خود قطعه مورد نظر با استفاده از لایه های مختلف مواد جداساز و چسبهای مخلوط شونده یک مدل وارو از مدل اصلی ساخته می شود .





 ب : بعد از شستشوی قسمت داخلی قالب به دست آمده سطح
 مورد نظر را با استفاده از محلولهای مختلف نقره اندود می کنند .





ج : به روش آبکاری ، پوششی از مس روی قسمت نقره اندود شده به ضخامت لازم داده می شود چنان که الکترود به روش پرس کاری ساخته    شود . لازم است برای پیشگیری از شکاف برداشتن الکترود در اثر گرمای ناشی از عملیات EDM قبلاً آن را با عملیات حرارتی نرمالیزه نموده تا تنشهای باقیمانده از بین بروند .
7- برای ایجاد خلاصی (Clearance ) لازم بین الکترود و قطعه کار به خصوص در مواردی که از چند الکترود به صورت خشن تراشی و نیمه خشن تراشی و پرداخت استفاده می گردد ، از محلولهای شیمیایی اسیدی برای برداشتن لایه نازکی از فلز نمی توان استفاده نمود . در این حالت الکترود بایستی برای از دست دادن چربی با محلولهای مناسب شستشو داده شود و برای مدت لازم و معین در محلول خورنده قرار داده شود . تغییر اندازه با محلولهای اسیدی قوی از 05/0 میلیمتر نبایستی بیشتر باشد و برای مقادیر بیش از این از محلولهای ضعیف 10 الی 20 درصد اسیدی استفاده     می شود . میزان خوردگی در محلولهای قوی در شرایط 40 درجه سانتی گراد حدوداً 04/0 میلی متر از قطر است و در صورتی که خوردگی از 05/0 میلیمتر تجاوز کند دقت گوشه ها و زوایای الکترود کاهش خواهد یافت .

الکترود از آلیاژ مس و تنگستن : 
درصد تنگستن متغیر بوده و میزان آن هر چه بیشتر باشد الکترود سخت تر بوده و در نتیجه ماشینکاری دشوارتر و لیکن میزان خوردگی ضمن کار کمتر خواهد بود .
مشخصات الکتریکی و مکانیکی :
مقاومت الکتریکی 045/0 تا 055/0 اهم بر میلی متر مربع بر متر و سختی بر نیل (HB ) 85 تا 245 کیلوگرم بر میلیمتر مربع .
روش ساخت :
ماشین کاری معمولی – سنگ زنی – وایر کات
مزایا و معایب الکترود مس – تنگستن :
ماشینکاری این آلیاژ دشوار است ولی در عوض دارای استحکام زیادی بوده هنگام عملیات ماشینکاری تغییر شکل و اندازه نمی دهد . ضریب انبساط حرارتی آن کمتر از مس است و برای ساخت الکترودهای دقیق و ظریف به کار می رود . قابلیت پرداخت کاری خوبی دارد ، هزینه ساخت و قیمت مواد آن بیشتر بوده و قابلیت پرسکاری و ریخته گری ندارد .
موارد استفاده :
- ساخت قطعات از کار با ید تنگستن ( ویدیا )              - ساخت حفره های عمیق                   - ساخت قطعات ظریف و دقیق
- ماشینکاری گوشه های تیز                                         - تولید سری قطعات ظریف
سرعت کار با این نوع الکترود در خشن تراشی و پرداخت معمولی فولاد کمتر از مس و حدود 20 الی 40 درصد آن است که در ماشین کاری کار با ید تنگستن مساوی با آن است . میزان خوردگی این الکترود 3 الی 5 بار کمتر از خوردگی الکترود مسی است ، سایر پارامترهای ماشین کاری نظیر الکترود مسی می باشد .
کاهش اندازه با استفاده از محلولهای مناسب اسیدی برای این الکترودها نیز معمول است بدین جهت برای ایجاد کاهشی برابر 05/0 میلیمتر در قطر لازم است قطعه را 4 الی 6 دقیقه در محلول قرار دهند .

الکترود گرافیتی :
به دنبال ابداع ژنراتورهای آسیوپالس این الکترودها پر مصرف ترین الکترود مورد استفاده می باشند .
مشخصات الکتریکی و مکانیکی :
1- مقاومت الکتریکی                     2- هشت تا پانزده اهم بر میلیمترمربع در هر متر                3- نقطه ذوب 3600 درجه سانتی گراد
4- ضریب انبساط حرارتی (6-)10 * 4/2 حدود  یک ششم مس
بلوکهای گرافیت با متراکم کردن پودر گرافیت ساخته می شوند و خواص آنها بر حسب میزان فشردگی یا تراکم متغیر است . گرافیت با وزن مخصوص پایین ( تراکم کم ) دو ساختاری (  An Isotropic) بوده و گرافیت سنگین با وزن مخصوص بالا ( فشردگی زیاد ) تک             ساختاری ( Isotropic ) می باشند . در گرافیت دو ساختاری هدایت حرارتی و الکتریکی در جهت محورهای مختلف تا دو برابر متفاوت می باشد و در ساخت الکترودها بایستی دقت شود حتی الامکان جهت دانه بندی در امتداد محور Z یا حرکت عمقی و عمودی الکترود باشد .
گرافیت سبک با وزن مخصوص 8/1 تا 85/1 گرم بر سانتیمتر مکعب خوردگی کمتر به خصوص در ماشین کاری گوشه ها داشته و پرداخت سطح بهتری در الکترود و قطعه کار به وجود خواهد آمد .
روش ساخت الکترود گرافیتی : به روشهای معمولی به راحتی ماشین کاری شده و سنگ زنی می شود .
مزایای الکترود گرافیتی :
1- تاثیرات حرارتی نامطلوب در مقایسه با الکترود مسی تقریباً صفر است .                 2- هیچگونه تغییر شکل در آن دیده نمیشود .
3- ماشین کاری آسانتر است .                                                                               4- قیمت و هزینه ساخت کمتر است .   
معایب الکترود گرافیتی :
1- پودر گرافیت ساینده بوده و به اجزاء حساس ماشینهای ابزار در صورت عدم دقت و محافظت آنها آسیب می رساند .
2- گرد و غبار ناشی از ماشینکاری آن ، محیط کار را در صورت عدم تهویه به سرعت کثیف می کند .
3- ترد و شکننده بوده و گوشه های تیز آن به راحتی می شکند .
4- با محلولهای اسیدی نمی توان در انها تغییر اندازه ایجاد کرد .
5- قابل ریخته گری و پرسکاری نمی باشد .
لازم به تذکر است که با الکترودهای گرافیتی سطوح با پرداخت عالی نمی توان به دست آورد و در ماشینکاری الماسه ها الکترودهای سبک چندان قابل استفاده نیستند . در ماشینکاری حفره هایی که دقت و ظرافت چندانی مورد نظر نیست مناسب می باشند و در ماشینکاری دقیق و ظریف بایستی از الکترود سنگین استفاده شود .

الکترودهای مس و گرافیت :
با نفوذ دادن مس در ساختمان گرافیت که از نظر میکروسکوپی متخلخل است ساخته می شوند ، از نظر خواص الکتریکی و مکانیکی دارای مقاومت 3 الی 5 اهم بر میلیمتر مربع در هر متر و شکنندگی کمتر از گرافیت است . روشهای ساخت ، مزایا و معایب آن تقریباً نظیر الکترودهای گرافیتی است با این تفاوت که مقداری سنگینتر بوده و برای ماشینکاری کار باید تنگستن قابل استفاده می باشد . خطر خال زدن کمتری دارد و میزان خوردگی آن کمتر است .

نحوه انتخاب تعداد و اندازه الکترودها
در اکثر عملیاتهای ماشین کاری به روش EDM برای حفظ همزمان سرعت کار بالا و درجه صافی سطح بالا ، مقرون به صرفه است که از چند الکترود و چند مرحله ماشین کاری استفاده شود ، زیرا برای داشتن سطح دقیق و پرداخت بایستی از جرقه هایی با زمان روشن کم و انرژی پایین استفاده شود در حالی که برای داشتن سرعت بیشتر لازم است زمان روشن زیاد و انرژی جرقه بالا به کار گرفته شود . به هر حال دفترچه های راهنما ی کارخانجات سازنده این ماشینها حاوی جداول و اطلاعات مفیدی برای انتخاب جنس و تعداد و اندازه الکترودها بر حسب جنس قطعه کار و نوع عملیات و درجه صافی سطح و دقت اندازه های آن می باشند .
به هر حال چنان که درجه بندی صافی سطح با میزان (Ra 10 ) Log 20 بیان گردد ، تجربه نشان می دهد که قاعده زیر روش مناسبی برای انتخاب تعداد الکترود است :
1-  برای درجه صافی 27 ( µ 9 = R max  ،   µ 24/2 = R a ) و خشن تر دو الکترود
2- برای درجه صافی بین 12 تا 24 ( µ 5/6 – 8/1 = R max  ،   µ 6/1 – 4/0 = R a ) و خشن تر سه الکترود
3- اختلاف درجه پرداخت دو مرحله نبایستی بیش از 10 در مقیاس لگاریتمی باشد .
4- اختلاف درجه پرداخت در مراحل خشن تراشی بیشتر از مرحله پرداخت انتخاب شود .

 

                                                                                                                                                 موفق باشید                        
 



برچسب ها: روشهای تولید مخصوص، ماشین کاری ماورای صوت USM، ماشین کاری الکترو شیمی، ECM، تکنولوژی اشعه الکترون EBM، تکنولوژی لیزر، LASER TECHNOLOGY، فرم دادن به وسیله پالس مغناطیسی MPF، MAGNETIC PULSE FORMING، ماشین کاری به روش تخلیه الکتریکی EDM، ELECTRO DISCHARG MACHINING، مبانی فیزیکی ماشین کاری تخلیه الکتریکی، نقش سیال دی الکتریک در ماشین کاری EDM، الکترود Electrod، خواص الکترودهای متداول در ماشین کاری EDM، الکترود مس، الکترود گرافیتی، معایب الکترود گرافیتی، نحوه انتخاب تعداد و اندازه الکترودها، روش آبکاری،