مجله ساپل
انواع روشهای ماشین کاری اسپارک
قبل از هر چیز اگر نمی دانید اسپارک چیست مقاله اسپارک چیست برای شماست. اما فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی (EDM) بر اساس نوع ابزار الکترود، نحوه هدایت آن و نوع نیاز صنعتی، به سه روش اصلی تقسیم میشود:
۱. اسپارک نفوذی یا قالبی
این روش که با نامهای دیگری مانند اسپارک حفرهزنی یا رم نیز شناخته میشود، سنتی ترین شکل این فناوری است. در این تکنیک، ابزار الکترود (که معمولاً از جنس گرافیت، مس یا مس-تنگستن ساخته شده است) دقیقاً به شکل معکوس یا منفیِ حفره مورد نظر تراشیده میشود. سپس این الکترود عمود بر قطعهکار فرود میآید و با نزدیک شدن به آن در محیط غوطه ور در روغن دیالکتریک، جرقههای مکرر ایجاد میکند.
این جرقهها باعث شکلگیری کانال پلاسما و ذوب دقیق ماده میشوند تا قطعهکار شکل ابزار را به خود بگیرد. از آنجا که در این فرآیند تماس فیزیکی رخ نمیدهد، هیچ تنش مکانیکی به قطعهکار وارد نمیشود. این روش گزینهای بینظیر برای تولید قالبهای تزریق پلاستیک، سنبهماتریسهای صنعتی و ایجاد حفرههای سهبعدی عمیق و پیچیده با زوایای داخلی تیز است.
۲. اسپارک سیمی
اسپارک سیمی یا برش سیمی ، مانند یک اره مویی فوقپیشرفته و بدون تماس فیزیکی عمل میکند. در این روش، به جای یک الکترود صلب فرمدار، از یک سیم فلزی بسیار نازک تکرشتهای (معمولاً از جنس برنج، مس یا سیمهای پوششدار با روی) به عنوان الکترود استفاده میشود. . این سیم برای جلوگیری از پاره شدن ناشی از فرسایش مداوم جرقهها، به طور مستمر از یک قرقره به قرقره دیگر حرکت میکند.
فرآیند برش معمولاً درون تانکی از آب دییونیزه انجام میشود. در این روش، سیستم کنترل کامپیوتری (CNC) با هدایت دقیق راهنماهای الماسه سیم در صفحات مختلف، به ابزار اجازه میدهد تا هندسههای دو بعدی بسیار پیچیده و حتی برشهای مخروطی را با دقت فوقالعاده بالا (تا ۱± میکرومتر) روی صفحات فلزی ضخیم برش دهد. این روش به دلیل عدم نیاز به اعمال نیروهای برشی فیزیکی بر روی قطعهکار، قطعاتی با کمترین میزان تنش پسماند تولید میکند.
۳. سوراخ کاری اسپارک
این روش تخصصی که به «سوپر دریل» یا «هول پاپِر» نیز معروف است، برای ایجاد سریع سوراخهای عمیق و فوقالعاده ریز در فلزات بسیار سخت طراحی شده است. ابزار مورد استفاده در این تکنیک یک لوله توخالی دوار (غالباً از جنس برنج یا مس) است که مایع دیالکتریک (آب دییونیزه) با فشار بسیار بالا از میان مرکز آن عبور میکند تا ذرات فرسوده را به سرعت از عمق سوراخ خارج کند.
جرقه های حاصل از دوران لوله و نزدیک شدن آن به سطح قطعه، سوراخهای دقیقی با قطرهای ریز ایجاد میکنند. این روش کاربرد وسیعی در صنایع هوافضا دارد؛ برای مثال، جهت ایجاد سوراخهای خنک کننده در پرههای توربین موتور جت که از سوپرآلیاژهای بسیار سخت ساخته شدهاند و روشهای مته کاری سنتی روی آنها کارایی ندارند، از این فناوری استفاده میشود. همچنین، این روش ابزاری کلیدی برای ایجاد سوراخهای اولیه جهت عبور سیم در دستگاههای اسپارک سیمی است.
کاربردهای برجسته در صنایع مختلف
هوا فضا و اویونیک
صنایع هوافضا و هوانوردی به شدت به فرآیند ماشینکاری تخلیه الکتریکی برای تولید قطعات حیاتی با هندسه پیچیده، تلرانسهای بسیار دقیق و کیفیت سطحی بالا متکی هستند. از این روش برای ماشینکاری آلیاژهای بسیار سخت و مقاوم در برابر حرارت نظیر تیتانیوم و سوپرآلیاژهای پایه نیکل استفاده میشود.
یکی از کاربردهای برجسته آن، استفاده از فناوری سوراخ کاری اسپارک جهت ایجاد ردیفهایی از سوراخهای خنک کننده در لبههای پیشین و پسین پرههای توربین در موتورهای جت است. این سوراخها به جریان گاز اجازه عبور داده و کارکرد موتور در دماهای بسیار بالا را ممکن میسازند. از آنجا که این پرهها از سوپرآلیاژهای بسیار سخت تک کریستال با نسبت ابعادی بالا ساخته میشوند، ایجاد این سوراخهای خنک کننده با روشهای متهکاری سنتی عملاً غیرممکن است. علاوه بر این، از فناوری اسپارک سیمی برای تولید قطعات فوقالعاده ظریف، جدار نازک و سبک با کمترین میزان تنش پسماند مکانیکی در این صنعت استفاده میشود.
قالب سازی و ابزارسازی
ماشینکاری اسپارک نفوذی به عنوان سنتیترین شکل این فناوری، یکی از ارکان اصلی در صنایع قالبسازی و ابزارسازی به شمار میرود. در این روش، ابزار الکترود بر روی قطعهکار فرود میآید تا بدون هیچ تماس مکانیکی، شکل منفی خود را درون آن حک کند. این ویژگی برای تولید دقیق قالبهای تزریق پلاستیک، سنبهماتریسهای صنعتی و قالبهای دایکاست با هندسههای پیچیده و زوایای داخلی تیز فوقالعاده کاربردی است. همچنین، این روش در ساخت قالبهای ضرب برای تولید جواهرات، نشانها و صفحات برش به کار گرفته میشود. علاوه بر این، فناوری اسپارک سیمی نیز به طور گسترده برای برش و ساخت قالبها و ابزارهای بسیار دقیق از جنس فولادهای سختکاریشده صنعتی (بدون نیاز به نرم کردن حرارتی و سختکاری مجدد آنها) استفاده میشود.
صنایع پزشکی و الکترونیک
در تولید تجهیزات پزشکی، دقت میکرونی و حفظ یکپارچگی مواد رسانای زیستسازگار از اهمیت حیاتی برخوردار است. فرآیند اسپارک ابزاری کلیدی برای ساخت ابزارهای جراحی ظریف، ابزارهای جراحی کمتهاجمی و انواع ایمپلنتها از جنس تیتانیوم و فولاد ضدزنگ است. اسپارک میتواند ویژگیهای هندسی بسیار مینیاتوری و شیارهایی را روی ایمپلنتها ایجاد کند که به بهبود یکپارچگی ایمپلنت با بافت استخوانی مجاور کمک شایانی میکنند. در صنایع الکترونیک نیز از این فناوری برای تولید میکروساختارها، کانکتورها و فرآیندهای ماشینکاری تخلیه الکتریکی بر روی بردهای مدار چاپی (PCB) استفاده میشود. توانایی بالای اسپارک سیمی در ایجاد برشهای بسیار باریک و شعاعهای داخلی فوقالعاده ریز (تا ۰.۰۲۵ میلیمتر) امکان تولید انبوه قطعات الکترونیکی حساس را بدون تحمیل فشار مکانیکی به قطعه فراهم میسازد.
بازیابی قطعات معیوب
یکی از کاربردهای تخصصی و بسیار ارزشمند اسپارک در حوزه تعمیر و بازیابی قطعات معیوب و گرانقیمت، تکنولوژی متلاشیسازی فلز یا MDM است. در این فرآیند، دستگاههای اسپارک برای خارج کردن متهها، قلاویزها و پیچهای شکسته از درون بلوکهای موتور یا دیگر قطعات ریختهگری گرانقیمت فلزی به کار میروند. از آنجا که متهکاری سنتی روی ابزار شکسته و سختشده درون قطعه ممکن نیست، این فرآیند با استفاده از یک ابزار اسپارک پرتابل، دقیقاً مرکز بخش شکسته را هدف قرار داده و بدون کوچکترین آسیبی به رزوهها یا دیواره داخلی سوراخ، مته یا پیچ شکسته را ذوب و متلاشی میکند تا قطعه به چرخه تولید بازگردد. این فرآیند حتی برای ترمیم و بازسازی قطعات آسیبدیده با برداشتن لایه آسیبدیده و بازیابی ابعاد اولیه نیز کاربرد دارد.
گالن پلاستیکی
بطری پلاستیکی
درب پلاستیکی
