Cięcie drutem - na czym polega elektrodrążenie drutowe WEDM?
Cięcie drutem zwane też elektrodrążeniem WEDM (Wire Electro Discharge Manufacturing) to rodzaj obróbki ubytkowej polegającej na precyzyjnym wycinaniu kształtów 2D w materiałach o wysokiej twardości, najczęściej w produkcji elementów form wtryskowych, wykrojników i tłoczników. Podczas tego rodzaju obróbki wykorzystuje się wyładowanie elektryczne, do którego dochodzi pomiędzy elektrodą, a materiałem obrabianym w cieczy dielektrycznej, najczęściej w wodzie dejonizowanej o przewodności elektrycznej > 15 μS/cm.
Wycinanie drutowe dzieli się na kilka istotnych etapów:
- Zbliżenie elektrody (drutu) pod napięciem do materiału obrabianego.
- Przy osiągnięciu odległości krytycznej następuje wyładowanie elektryczne, natężenie pola elektrycznego osiąga wartość większą od granicznego. Zaczyna się kształtowanie szczeliny czołowej.
- Formowanie szczeliny czołowej trwa do momentu zagłębienia się drutu na głębokość jego promienia.
- Po przekroczeniu głębokości promienia drutu zaczyna się formowanie szczeliny bocznej.
Uwaga: Podczas wycinania należy zapewnić, aby szczelina iskrowa miała stałą wielkość, zarówno w przypadku powierzchni zewnętrznych jak i wszystkich przekrojach prostopadłych do osi elektrody.
Zalety obróbki elektroerozyjnej WEDM
Elektrodrążenie drutowe WEDM w świecie obróbki metali stanowi cenną technologię obróbki materiałów trudnoskrawalnych. Są to m.in.: stal, tytan, mosiądz, stopy metali, węgliki i inne. To metoda zapewniająca bardzo precyzyjne wycinanie o niskiej chropowatości powierzchni. Do głównych zalet tej technologii zaliczamy:
- Możliwość cięcia materiałów o wysokiej twardości, tj.: węgliki spiekane czy stale hartowane.
- Wysoka precyzja obróbki.
- Możliwość wycinania skomplikowanych kształtów,
- Niska chropowatość przecinanych powierzchni.
Wady cięcia drutem:
Do wad wycinania elektroerozyjnego WEDM w pierwszej kolejności zaliczamy długi czas wykonywania obróbki oraz wysokie koszty produkcji. Dodatkowo w celu uzyskania lepszej jakości powierzchni zwiększa się ilość przejść, przez co cały proces jeszcze bardziej się wydłuża, a części eksploatacyjne urządzenia takie jak płytki zasilające, dysze strumieniowe czy żywica dejonizacyjna – zużywają się.
Zatem jak zminimalizować koszty produkcji wytwarzając detale o wysokiej jakości? Przede wszystkim należy odpowiednio dobierać ilość przejść. Za każdym przejściem drutu powierzchnia staje się coraz gładsza, natomiast nie wszędzie niska chropowatość jest konieczna. Tak więc koszty obróbki WEDM będą związane z przyjętymi w projekcie założeniami oraz zastosowanymi parametrami obróbki. Jednym z ważniejszych parametrów w kontekście uzyskania dobrej jakości powierzchni jest wartość energii pojedynczego impulsu. Zastosowanie większej wartości prądu powoduje powstawanie większych kraterów ubytkowych, co w efekcie zwiększa chropowatość powierzchni.
Z każdym kolejnym przejściem stosuje się mniejsze wartości prądu w celu wygładzenia powierzchni. Pierwsze przejście odpowiada chropowatości jaką uzyskujemy podczas skrawania wykańczającego, a przy kolejnych (4-tym, 5-tym) jesteśmy w stanie osiągnąć efekt jak po szlifowaniu wykańczającym.
Cięcie drutem – zastosowanie
Obróbkę elektroerozyjną jaką jest wycinanie drutem stosuje się zazwyczaj do materiałów będących dobrymi przewodnikami prądu elektrycznego. Jednak możliwa jest tez obróbka przedmiotów słabo przewodzących prąd, tj.: diament polikrystaliczny, azotek boru, kompozyty czy ceramika konstrukcyjna. Obróbka elektroerozyjna stosowana jest także w mikrotechnologii ze względu na możliwości obróbki materiałów o grubości od 0,1 mm. Maksymalna granica górna stosowania elektroerozji WEDM mieści się w przedziale 500 – 600 mm.
Technologia ta świetnie sprawdza się do wykonywania elementów form wtryskowych, wykrojników, narzędzi do wytłaczania, narzędzi skrawających, obróbki łopatek turbin i wszędzie tam gdzie konieczne jest precyzyjne wycinanie metali.