Erozyon Çevrimi
Her döngü bir mikro saniye cinsinden ifade edilen açık ve kapalı zamana sahiptir (Şekil 1). Tüm çalışma zamanında yapıldığından, bu darbelerin süresi ve saniye başına devir sayısı (frekans) önemlidir.
Şekil 1. Her döngünün açık ve kapalı zamanı vardır. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Açık Zaman (on-time) Pozisyonu (Puls Zamanı)
Metal talaşı çıkarılması, o sırada uygulanan enerji miktarı ile doğrudan orantılıdır. Bu enerji en yüksek amper ve zamanın uzunluğu ile kontrol edilir. Açık zaman pozisyonunda atım (puls) ne kadar uzun sürerse, daha fazla iş parçası malzemesi eritilir. Ortaya çıkan krater, daha kısa sürede üretilen bir kraterden daha geniş ve derin olacaktır. Bu büyük kraterler daha pürüzlü bir yüzey kalitesi yaratacaktır. Uzatılmış çalışma süreleri aynı zamanda daha fazla ısının iş parçasına geçmesini ve yayılmasını sağlar, bu da yeniden yapılanma tabakasının daha büyük olacağı ve ısıdan etkilenen bölgenin daha derin olacağı anlamına gelir.
Aşırı puls zamanları karşıt iş üretkeni olabilir. Yani fazla on-time süresi negatif etki yapar. Her bir elektrot malzemesi-tezgah değer kombinasyonu için optimum zaman aşıldığında, Metal (talaş) Çıkarma Oranı (MRR) gerçekte azalmaya başlar.
Elektrot
Uzun bir on-time süresi kullanıldığında bu süre elektrodun aşınması durumuna yol açabilir. Bu noktaya ulaşıldıktan sonra, zamanın tekrar arttırılması durumunda elektrot yüzeyindeki (sanki kaplama yapılıyormuş gibi) metal birikiminden dolayı elektrodun büyümesi sonucuyla karşılaşılır. Bu ise dişinin ve elektrodun bozulmasına yol açar.
İş parçası
Teorik olarak, metalin maksimum derinliğe kadar erimesi ve bu noktada ısının daha fazla metal eritmeden ve kraterin altındaki erime sıcaklığını sürdürmeden dışarıya doğru yayılır.
Kapalı Zaman (off-time) Pozisyonu (Duraklama Süresi)
Çevrim (cycle time), bir sonraki çevrimin başlamasından önce yeteri kadar kapalı süresi (off-time) yapılmasına izin verildiğinde tamamlanır. Kapalı zaman, kesimin hızını ve dengesini etkiler. Teoride, kapalı zaman ne kadar kısa olursa, işleme işlemi o kadar hızlı olacaktır. Bununla birlikte, eğer kapalı kalma süresi çok kısa ise, dışarı atılan talaş malzemesi dielektrik akışı ile süpürülmez ve sıvı deiyonize olmaz. Bu, bir sonraki kıvılcımın dengesiz olmasına neden olur. Kararsız koşullar düzensiz döngü ve ilerleyen servonun geri çekilmesine neden olur. Bu, uzun ve istikrarlı kapalı zamanlardan daha fazla kesmeyi yavaşlatır.
Enerji
Kıvılcım enerjisi amper, voltaj ve açık zaman (on-time) kombinasyonudur.
Amper – Her bir açık darbe sırasında, akım, tepe akımı olarak ifade edilen önceden ayarlanmış bir seviyeye ulaşana kadar artar (Şekil 2).
Şekil 2. Açık aralık voltajı akım akışı için bir iyonizasyon yolu oluşturduğunda, voltaj çalışma aralığı voltajına düşer. Akım, döngünün etkin zamanında aktif kısmı sırasında pik akıma ulaşana kadar artar. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Gerilim
Akım akmadan önce, açık boşluk gerilimi dielektrik boyunca bir iyonlaşma yolu oluşturacak şekilde artar (şekil 2). Akım akmaya başladığında, voltaj çalışma boşluğu seviyesinde sabitlenene kadar düşer. Önceden belirlenmiş voltaj, elektrodun ön kenarı ile iş parçası arasındaki kıvılcım aralığının genişliğini belirler. Yüksek voltaj ayarları, temizleme koşullarını iyileştiren ve kesimi dengelemeye yardımcı olan boşluğu arttırır. Bununla birlikte, grafit elektrotlar kullanılırken, yüksek açık aralık gerilimi elektrot aşınmasını artıracaktır.
Polarite
Polarite, elektrotla ilgili akım akışının yönünü belirleyen elektriksel bir koşulu ifade eder. Elektrodun polaritesi pozitif veya negatif olabilir. Uygulamaya bağlı olarak, bazı elektrot / iş parçası kombinasyonları kutupları değiştiğinde daha iyi sonuçlar verir. Genellikle grafit ile pozitif bir elektrot daha iyi aşınma verir ve negatif bir elektrot daha iyi hız verir. Aşağıdaki Elektrot Polarite Tablosu Rehberi bazı iş istisnalarını göstermektedir.
Elektrot Polarite tablosu edmtechman.com dan alınmıştır.
Temel Ayarlar
Polarite, açık, kapalı zaman ve tepe akımı (Ip), temel makine ayarlarıdır. Bu parametreler görev çevrimi, frekans ve ortalama akım olarak da ifade edilebilir.
Görev çevrimi
Görev çevrimi, toplam çevrim süresine göre açık zamanın yüzdesidir. Genellikle, daha yüksek iş çevrimleri, daha yüksek kesme verimliliği anlamına gelir. Görev çevrimi, açık zamanın toplam çevrim zamanına (açık + kapalı zaman) bölünmesiyle hesaplanır. Sonuç, verimlilik veya görev döngüsü yüzdesi için 100 ile çarpılır.
Sıklık (frekans)
Frekans, bir saniye içinde aralık boyunca üretilen çevrim sayısıdır. Frekans ne kadar yüksek olursa, elde edilebilecek yüzey kalitesi o kadar iyi olur. Saniyedeki çevrim sayısı arttıkça, çalışma süresinin uzunluğu azalır (Şekil 3). Kısa zamanda çok az talaş çıkarır ve daha küçük kraterler oluşturur. Bu, iş parçasına daha az ısıl hasar veren daha yumuşak bir sonuç verir.
Düşük frekanslar genellikle kaba işleme operasyonlarında kullanılır. Daha uzun süre, daha derin ve daha geniş kraterler yaratır, böylece daha fazla metal talaşı çıkarılır. Aynı zamanda, iş parçasına daha fazla ısının geçmesine izin verir, bu da yeniden şekillenen katmanın daha kalın olacağı ve ısıdan etkilenen bölgenin daha derin olacağı anlamına gelir.
Frekans (kilohertz cinsinden), 1000’i mikro saniye (µs) cinsinden çevrim zamanına (açık + kapalı zaman) bölmek suretiyle hesaplanır,
Ortalama akım
Tepe (pik) akımı, güç kaynağından / jeneratöründen gelen her darbe için mevcut olan maksimum akımı temsil eder. Ortalama akım, tam bir çevrim boyunca ölçülen kıvılcım aralığındaki amperin ortalamasıdır. İşleme işlemi sırasında dalma erozyon makinası kontrol panelindeki ampermetresinde ortalama akım okunur. Teorik ortalama akım, görev çevriminin tepe akımı ile çarpılmasıyla hesaplanabilir. Ortalama akım, talaş çıkarma oranına göre işleme verimliliğinin bir göstergesidir.
Şekil 3. Frekans, iş yüzeyinin yüzey kalitesini (pürüzlülüğünü) değiştirir. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Kıvılcım (Spark) Enerjisi İle İşleme
Tüm işler (kaldırmama) zamanında yapılır. Belirli bir tepe akımı ve sabit bir açık zamanda çalışma için, ortalama akım kapalı kalma süresi değiştirilerek büyük ölçüde değişse de, kıvılcım enerjisi sabit kalacaktır. Her bir kıvılcım, aradaki varyasyondan bağımsız olarak, aynı hacimdeki talaşı iş parçasından kaldırarak aynı yüzey pürüzlülük hassasiyetine yol açar.
Talaş çıkarma oranındaki (in³/saat) değişimler, üretken olmayan zamandaki (kapalı zaman off-time) kıvılcım frekanslarındaki farklılıklar nedeniyle oluşur. Yüzey kalitesindeki büyük değişiklikler sadece zamanında veya en yüksek akım değiştiğinde meydana gelir.
Aşağıdaki örnekte (şekil 4), sabit bir çalışma süresi boyunca 50 µs ve 15 amperlik bir tepe akımı korunmuştur. % 50 görev çevrimi, 50 µs kapalı kalma (off-time) süresine sahipti. Kapalı kalma süresi iki katına çıktığı anda, % 33’lük görev çevrimi metalin daha az talaş vermesiyle sonuçlandı. Kapalı kalma zamanı, % 67’lik bir görev çevrimi üretmek üzere yarıya indirildi ve metal talaşı çıkarma oranı arttı.
Kıvılcımın yarattığı krater değişmediği için üç görev çevriminin tamamındaki yüzey çok az değişti. Yüksek süreli görev çevriminde Nihai Aşınma (EW) olarak ifade edilen elektrot aşınmasındaki iyileşmeye de dikkat edilmelidir.
Şekil 4. Görev çevrimi değişimlerinin talaş çıkarma oranı ve yüzey kalitesi üzerindeki etkileri. Daha yüksek süreli görev çevrimleri daha hızlı bir MRR (talaş kaldırma oranı) verir. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Not: Yukarıdaki grafik yüzey kalitesini (SF) koordinatlarda bir parametre olarak göstermez. Yüzey kalitesi sadece sayısal bir değer olarak verilmiştir.
Gap Boşluğu
Dişi iş parçasında istenilen genişlik ölçüsü her zaman elektrottan daha büyüktür ve aradaki fark gap boşluğu, ofset payı veya yakma payı olarak adlandırılır (şekil 5). Gap boşluğu aşırı kesim amperi ve açık kalma zamanı arttıkça büyür. Bu iki parametre doğrudan parçanın doğru ölçüde çıkmasını ve yüzey pürüzlülüğünü etkiler. Elektrodu düzgün bir şekilde kullanmak için gap miktarının bilinmesi gerekir.
Şekil 5. İş parçası ile elektrot arasında doğrudan temas yoktur. Elektrot gap boşluğuna (kıvılcım aralığına) izin vermek için daima son boşluğun genişliğinden daha küçüktür. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
EDM Çalıştırma
EDM operatörünün (erozyoncunun) işi, işleme parametrelerini kontrol etmek ve sonuçları tahmin etmektir. Açık kalma ve / veya kapalı kalma süresine göre değişiklik yapılması görev çevrimini ve frekansı değiştirir. Bu değişiklikler le beraber, tepe akımını değiştirmek talaş kaldırmayı, talaşın uzaklaştırılmasını, elektrot aşınmasını ve yüzey kalitesini etkiler.
Aşağıdaki örnekler tipik değişiklikleri ve sonuçların bu değişikliklerden nasıl etkilendiğini göstermektedir. Tüm örneklerde pozitif (+) kutupluluk, iş parçası olarak takım çeliği, elektrot malzemesi olarak grafit ve 5 dakikalık bir kesme süresi kullanılmıştır. Her kesim için talaş çıkarma oranı, nihai aşınma ve yüzey kalitesi sonuçları verilmiştir.
Örnek 1 – Temel Kesim
Bu örnekte taban (baz) kesim görülmektedir (şekil 6). Tam döngü süresi 100 mikro saniyedir. Açık kalma süresi 40 mikro saniye ve kapalı kalma süresi 60 mikro saniyedir. Tepe akımı 50 amperdir. Bu bilgilerden görev çevrimi ve frekansı hesaplanabilir. Görev çevrimini belirleme formülü:
veya
KHz cinsinden frekansı belirleme formülü:
veya
Bu durumda anlaşılır ki – 10 kHz frekansındaki % 40’lık süreli bir görev çevrimi, belirli bir yüzey kalitesi ve sabit bir metal çıkarma oranı ile sonuçlanacaktır.
Fiili sonuç
MRR = 0.80 in3 / saat
EW =% 2,5
SF = 400 µin Ra
Şekil 6. Örnek 1 için işleme parametreleri ve bir döngü sırasında iş parçasına etkisi. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Örnek 2 – Frekans Değişimi
Bu örnekte (Şekil 7), görev çevrimi sabit kalır, ancak açık kalma zamanı ve kapalı kalma zamanı süre olarak ikiye bölünmüştür. Açık kalma süresi şimdi 20 mikro saniye ve kapalı kalma süresi 30 mikro saniyedir. Tepe akımı 50 amperde kalır. Görev çevrimi yine % 40’da kalıyor, ancak frekans 10 kHz’den 20 kHz’e iki katına çıkıyor.
ve
Bu durumda anlaşılır ki – Her bir akım boşalmasında bulunan en yüksek akım aynıdır, ancak zamanın uzunluğu, her bir tahliye sırasında çıkarılan talaş hacmindeki orantılı bir düşüşle birlikte yarı yarıya azalmıştır. İki döngü aynı sürede (100 µs) tamamlanabildiğinden, metal çıkarma oranı değişmemelidir. Çıkarılan metal talaş miktarı, her bir boşaltmada bulunan enerji miktarıyla doğrudan orantılıdır.
Beklenen sonuçlar – Metal talaşı çıkarma oranında önemli bir değişiklik olmadan iyileştirilmiş yüzey kalitesi. Metal talaşı çıkarma oranı yaklaşık olarak aynı kalır, çünkü her bir kıvılcım veya akımın deşarj olmasına rağmen, her bir çevrimde talaş hacminin yarısını kaldırıyor olmasına rağmen, bunu iki kat frekansta yapıyorlar. Herhangi bir zaman diliminde kullanılan enerji aynı kalır.
Fiili sonuç
MRR = 0.70 in3 / saat
EW =% 6,3
SF = 300 µin Ra
Şekil 7. (soldaki) Örnek 2 için işleme parametreleri ve bir çevrim esnasında elde edilen iş, (sağdaki) iki çevrim sırasında ortaya çıkan iş. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Örnek 3 – Görev Çevrimi Değişimi
Bu örnekte (şekil 8), açık çalışma zamanı orijinal 40 mikro saniyeye geri döner ve kapalı çalışma süresi 10 mikro saniyeye düşer. Bu görev döngüsünü% 80’e yükseltir ve frekans 20 kHz’te kalır. Önceki örnekte, frekansı değiştirmek bitişi iyileştirmiştir, ancak bu örnekte sonuçlar oldukça farklıdır.
ve
Bu durumda anlaşılır ki – Akım başına enerji miktarı ve akım başına çıkarılan talaş miktarı değişmeden kalır. Büyük değişiklik, kısaltılmış olan kapalı zamanın aynı zaman zarfında iki kat daha fazla akım boşalmasına izin vermesidir.
Beklenen sonuçlar – Nispeten değişmeyen yüzey kalitesi, ancak talaş çıkarma oranı iki katına çıkmalıdır. Anahtar görev çevriminde; elektrikli işleme özelliklerini tam olarak tanımlayabilmek için bu değer frekans ile birlikte verilmelidir. Sabit bir frekans için kıvılcım süresi döngü süresinin% 1 ila% 98’i arasında değişebilir ve çok farklı sonuçlar verir.
Fiili sonuç
MRR = 1,2 in3 / saat
EW =% 1,4
SF = 430 µin Ra
Şekil 8. (solda) Örnek 3 çevrimi ve bir çevrimin iş parçası üzerindeki etkisi ile (sağda) iki çevrim sırasındaki fark. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Örnek 4 – Tepe Akımı Değişimi
Şimdiye kadar, açık ve kapalı zaman parametrelerinin değiştirilmesiyle, yüzey kalitesinin ve talaş çıkarma oranının değişimi kontrol edilmiştir. Bu örnekler boyunca sabit değer en yüksek akım olmuştur. Tepe akımı değiştirilerek benzer sonuçlar elde edilebilir. Açık zamanda 40 µs ve kapalı zamanda 60 µs parametrelerini kullanarak, görev çevrimi % 40 ve frekans 10 kHz’de kalır. Önceki 50 amper pik akımı, 25 amper pik akım ayarına değiştirilir (Şekil 9).
Bu durumda anlaşılır ki – Pik amperi yarıya indirildiği için, her deşarjdaki enerji de yarıya iner.
Beklenen sonuçlar – Düşük metal kaldırma oranı ve geliştirilmiş daha iyi yüzey kalitesi.
Fiili sonuç
MRR = 0,28 in3 / saat
EW =% 2,5
SF = 350 µin Ra
Şekil 9. Örnek 4 için işleme parametreleri ve bir döngü sırasında iş parçasına etkisi. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Şekil 10. Sonuçları karşılaştırmak için dört örneğin parametreleri kullanılarak dört kesim yapıldı. Fotoğraf edmtechman.com dan alınmıştır.
Sonuçları gözden geçirelim;
Şekil 10 da görülmekte olan bu örnek kesimler ile elde edilen veriler yüzey kalitesi, talaş çıkarma oranı, açık ve kapalı zaman, uygulanacak amper ve amper tarafından kontrol edilen elektrot aşınması (şekil 11) arasındaki ilişkiyi göstermektedir.
Örnek 1 – Bu değerleri bizim ana kesme değerlerimiz olarak kullanacağız. Makina set ayarları 40 µs açık, 60 µs kapalı ve 50 amper tepe akımı olacak şekilde kurgulanır. Görev çevrimi % 40 ve frekans 10 kHz.
Örnek 2 – Bu kesim bir frekans değişiminin sonucunu gösterir. Makina set ayarları 20 µs açık, 30 µs kapalı ve 50 amper tepe akımıdır. Görev çevrimi % 40’da kalıyor ve frekans 20 kHz’e yükseliyor. Sonuç, talaş çıkarma hızında çok az değişiklik ile geliştirilmiş bir yüzey kalitesi elde edilir. Elektrot aşınması, zamanın azalması nedeniyle artmıştır.
Örnek 3 – Bu kesimde görev çevrimi değişikliğini gördük. Makina set ayarları 40 µs açık, 10 µs kapalı ve 50 amper tepe akımıdır. Görev çevrimi % 80 artar ve frekans 20 kHz’te kalır. Sonuç olarak gelişmiş bir talaş kaldırma oranı, daha pürüzlü bir yüzey kalitesi ve elektrot için neredeyse hiç yıpranma olmama durumu.
Örnek 4 – Bu kesimde tepe akımı değişiminin sonucunu gördük. Makina set ayarları 40 µs açık, 60 µs kapalı ve tepe akımı 25 ampere düşüyor. Görev çevrimi % 40’da kalır ve frekans 10 kHz’e düşer. Sonuç olarak gelişmiş bir yüzey kalitesi, çok daha düşük bir talaş kaldırma oranı ve elektrot aşınmasında bir artış karşımıza çıkmıştır.
Şekil 11. Tüm örnek kesimlerin karşılaştırılması. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Ortalama akım
Aşağıdaki örnekler (Şekil 12 ve 13) farklı parametreler göstermektedir, ancak her ikisi de aynı ortalama akım değerine sahiptir. Her iki örnek de yaklaşık olarak aynı talaş çıkarma oranına sahiptir, ancak şekil 3-13’teki örnek daha ince bir sonuç verecektir.
Şekil 12. Yukarıdaki örnek, ortalama işleme akımının nasıl belirleneceğini gösterir. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Şekil 13. Bu örnek de aynı ortalama işleme akımına sahiptir, ancak yüzey kalitesi 75 µs başına artan döngü sayısı nedeniyle daha iyi olacaktır. Şema edmtechman.com dan alınmıştır.
Operasyon parametreleri
Genellikle istenen sonuç, birden fazla yoldan elde edilebilir. Hangi parametrelerin kullanılacağına karar vermek, uygulama tipi, elektrot malzemesi, boyut ve temizleme (yıkama) yöntemlerinin bir faktörüdür. Bu nedenle makinaların performans çizelgelerinden faydalanmanın sonuca yardımcı olabileceği kesindir.
