Obróbka elektroerozyjna EDM i WEDM na przykładzie Sacher-cnc.pl

Obróbka materiałów, w tym przede wszystkim metali, odbywa się poprzez skrawanie. Zdarza się jednak, że jest to metoda nieefektywna, zwłaszcza przy materiałach trudnoskrawalnych, kiedy konieczne jest uzyskanie skomplikowanych kształtów. W takich przypadkach stosuje się inne techniki, pośród których najpopularniejszą jest tzw. obróbka elektroerozyjna. Firmą specjalizującą się w tzw. elektrodrążeniu jest m.in. marka Sacher z Bolesławca.

Czym jest obróbka elektroerozyjna?

Elektrodrążenie to jedna z metod obróbki metali. Opiera się na erozji elektrycznej towarzyszącej wyładowaniom elektrycznym. Co jest kluczowe dla uzyskiwanego efektu, ten rodzaj obróbki ubytkowej jest bardzo zaawansowany technologicznie, a co za tym idzie – również niezwykle precyzyjny. Obróbka elektroerozyjna pozwala uzyskać bardzo złożone kształty przygotowywanych materiałów. Jest to możliwe nawet wtedy, gdy dotyczy to ekstremalnie twardych metali, takich jak tytan, wolfram czy stal narzędziowa.

Cały proces sprowadza się do kontrolowanego wywołania między dwoma elektrodami reakcji elektroerozyjnej. Jedna elektroda w procesie jest narzędziem (anoda), druga – obrabianym przedmiotem (katoda). W zależności od rodzaju użytej elektrody roboczej wyróżnia się dwa rodzaje obróbki elektroerozyjnej:

• obróbka elektroerozyjna EDM (ang. Electrical Discharge Machining) – drążenie wgłębne; elektroda na maszynie CNC;
• obróbka elektroerozyjna WEDM (ang. Wire Electrical Discharge Machining) – wycinanie drutowe; elektroda na przewijanym drucie najczęściej o średnicy 0,25 mm, mosiężnym lub miedzianym z płaszczem cynkowym.

Choć obecnie to powszechna metoda obrabiania twardych materiałów, warto wiedzieć, że po raz pierwszy, już w 1943 roku, wykorzystali ją dwaj rosyjscy naukowcy – Boris Łazarienko i Natalija Łazarienko. Ponad 20 lat później powstała pierwsza maszyna sterowana numerycznie służąca obróbce tą metodą. Stworzyła ją szwajcarska firma Agie (1969 r.). Jednak podwaliny do elektrodrążenia już w 1770 r. dał Anglik Joseph Priestley, który odkrył efekt erozyjny ładunku elektrycznego na metal.

Obróbka elektroerozyjna EDM i WEDM – co je od siebie różni?

W obu metodach (EDM i WEDM) kluczowa jest iskra powstająca między naładowaną elektrodą (anodą) a obrabianym przedmiotem (katodą). Kontrolowanie przepływu prądu jest możliwe dzięki wykorzystaniu płynu dielektrycznego. Maszyna sterowana numerycznie zbliża do siebie dwie elektrody, co pozwala zjonizować szczelinę i przegrzać powierzchnię dwóch obiektów – obrabianego materiału i elektrody. W momencie osiągnięcia niezbędnej temperatury następuje rozładowanie i odparowanie materiału. Proces ten jest powtarzany z częstotliwością nawet ok. 100 tys. razy na sekundę.

Wycinanie elektroerozyjne WEDM

WEDM to odmiana obróbki EDM. Zasadniczą różnicę między dwiema metodami stanowi rodzaj używanej elektrody roboczej. W technice WEDM jest nią przewijający się drut, który kształtuje obrabiany przedmiot. Podczas obróbki szczelinę międzyelektrodową pod odpowiednim ciśnieniem przepłukuje się dielektrykiem (woda demineralizowana i dejonizowana). Pozwala on usuwać materiał powstały w wyniku topnienia i odparowania ubytku podczas wyładowań elektrycznych. Zapewnia też warunki niezbędne do zachodzenia erozji elektrycznej oraz izoluje i chłodzi elektrody.

Co istotne, technika ta pozwala na niezwykłe precyzyjne cięcie materiałów trudnoskrawalnych, nawet z dużo większą dokładnością niż cięcie laserowe (termiczne). Udaje się to także w bardzo twardych materiałach typu tytan, spiekane węgliki, stal narzędziowa czy polikrystaliczny diament. Metodę wycinania elektroerozyjnego WEDM należy stosować do obróbki materiałów bardzo twardych, których nie da się obrobić w inny sposób, m.in. metodą skrawania poprzez wiercenie, toczenie czy frezowanie CNC.

Stąd metoda WEDM ma bardzo szerokie zastosowanie. Wykorzystuje się ją m.in. do produkcji form wtryskowych dla tworzyw sztucznych czy narzędzi (chociażby formujących dla obróbki plastycznej, dla obróbki skrawaniem czy dla odlewnictwa). Ma też zastosowanie w obróbce prętów paliwowych, stosowanych w energetyce jądrowej, a nawet w lotnictwie (np. obróbka łopatek turbin i sprężarek). W końcu można ją stosować do cięcia stali przy tworzeniu najróżniejszych tłoczników czy wykrojników, wykorzystywanych przy produkcji części precyzyjnych maszyn i urządzeń, również w branżach automotive i medycznej (np. produkcja protez i narzędzi chirurgicznych).

Drążenie elektroerozyjne EDM

Obróbka materiałów metodą EDM polega na usuwaniu materiału w wyniku erozji elektrycznej między dwoma elektrodami zanurzonymi w płynnym dielektryku. Narzędzie w postaci elektrody zagłębia się w obrabianym materiale i przez przebicie elektryczne wydziela ciepło prowadzące do intensywnego topienia i parowania materiału. Po zakończeniu procesu kształt i geometria obrabianego obiektu odzwierciedlają formę elektrody roboczej.

Ta metoda obróbki elektroerozyjnej wykorzystywana jest m.in. przy produkcji specjalnych narzędzi i oprzyrządowania technologicznego. Doskonale nadaje się do tworzenia ze stali najróżniejszych wykrojników, stempli, matryc, tłoczników, form wtryskowych i odlewniczych, narzędzi chirurgicznych, niewielkich kół zębatych (np. do zegarków) czy złączy elektronicznych.

Podsumowując, EDM i WEDM to dwie metody elektroerozyjnej obróbki materiału. Można je stosować do wielu materiałów o właściwej przewodności elektrycznej (powyżej 10^-2S/cm), aczkolwiek szczególnie sprawdzają się w przypadku materiałów trudnoskrawalnych, na których nie da się pracować przy wykorzystaniu technik skrawania. To skuteczny sposób obróbki twardych materiałów przy zachowaniu dużej precyzji i możliwości uzyskania bardzo skomplikowanych kształtów, takich jak ostre rogi wewnętrzne, wąskie szczeliny i głębokie żebra.

Marką, która na szeroką skalę zajmuje się obróbką elektroerozyjną, jest firma Sacher z Bolesławca. To podmiot o dużym doświadczeniu, który zatrudnia kompetentnych pracowników i stale poszerza swój park maszynowy (m.in. frezarki, tokarki, lasery). Wszystko po to, aby móc realizować zlecenia kompleksowo i w krótkim terminie. Tak w zakresie elektrodrążenia, jak i innych metod, np. w obszarze obróbki cieplnej poprzez hartowanie i odpuszczanie obrabianych materiałów. Aby się o tym przekonać, warto odwiedzić stronę sacher-cnc.pl i skorzystać z zakładki „Kontakt”.