الدرس 6.5القطعالفصل 6 · القطع والتشغيل غير التقليدي

القطع بالسلك بالتفريغ الكهربائي (Wire EDM)

شرارات من سلك رفيع متحرك تقطع المقاطع النافذة

يقطع التفريغ الكهربائي بالسلك (Wire EDM) المعدن بسلك نحاسي أصفر رفيع لا يلامسه أبدًا: آلاف الشرارات الكهربائية الصغيرة في الثانية تقفز من السلك وتُذيب المعدن تدريجيًا. وبه تُصنع الفتحات الدقيقة في قوالب التثقيب والختم، وأشكال الأسنان والمجاري المسننة، والشقوق الدقيقة في الفولاذ المقسّى. ولأن السلك لا يضغط على القطعة فإن الصلادة لا تهم، وتصل الدقة إلى بضعة أجزاء من الألف من المليمتر.

الصورة: Ricard Polls, Public domain, عبر Wikimedia Commons

التفريغ الكهربائي بالسلك: مقطع أمامي عبر السلك، مع منظرين علويين للمسار وفجوة الشرارةالمنظر الكبير مقطع أمامي عبر السلك، أما اللوحتان الصغيرتان فتُظهران المنظر من الأعلى. الأرقام داخل الدوائر تطابق الخطوات أدناه.

كيف تعمل

تغذية السلك. سلك نحاسي أصفر، سمكه عادةً نحو 0.25 mm، ينفك من بكرة ويمر عبر القطعة بسرعة ثابتة، فيكون الذي يقطع دائمًا سلكًا جديدًا.
وجِّهه. موجّهات دقيقة (غالبًا من الألماس) أعلى القطعة وأسفلها تُبقي السلك مستقيمًا ومشدودًا. وإمالة الموجّهات بالنسبة إلى بعضها تقطع جدرانًا مائلة.
الشرارة. يطبّق مولّد النبضات نبضات جهد قصيرة بين السلك (سالب) والقطعة (موجبة). تقفز الشرارات عبر الفجوة الدقيقة، وتُذيب كل شرارة حفرة مجهرية وتبخّرها.
اغسل. تُغمر القطعة في ماء منزوع الأيونات (ماء أُزيلت منه معادنه فلا يكاد يوصل الكهرباء). يعزل الماء الفجوة إلى أن تقفز الشرارة، ويبرّد القطع ويجرف الفتات.
اتبع المحيط. تحرّك طاولة CNC القطعة فيرسم السلك الشكل المطلوب، بدءًا من الحافة أو من ثقب بداية محفور؛ ويذهب السلك المستعمل إلى حاوية. وعندما تُغلق الحلقة يسقط الجزء الداخلي حرًّا.

للحصول على أفضل دقة، تتبع الآلة عادةً القطع الأول بقطعة تنعيمية واحدة أو عدة قطعات أخف تنعّم الجدار وتصحح مقاسه.

حقائق أساسية

المواد: أي مادة موصلة للكهرباء، وخاصة المواد الصلبة: فولاذ الأدوات المقسّى، الكربيد، التيتانيوم، سبائك النيكل، النحاس، الغرافيت
القطع النموذجية: المثاقب وفتحات القوالب، التروس والمجاري المسننة، قوالب البثق، قطع طبية وقطع للطيران، شقوق دقيقة
حجم القطعة: قطع نافذة في ألواح يصل سمكها إلى نحو 300 mm؛ سلك من نحو 0.02 إلى 0.3 mm
الدقة: عالية جدًا: حتى بضعة ميكرومترات (أجزاء من الألف من المليمتر) مع القطعات التنعيمية
تشطيب السطح: سطح ناعم مطفأ ومصقّع قليلًا؛ شديد النعومة بعد القطعات التنعيمية
حجم الدفعة المناسب: القطع الفردية والسلاسل الصغيرة: الأدوات والنماذج الأولية والقطع عالية القيمة
كلفة العدّة والآلة: لا حاجة إلى عدة خاصة بالقطعة؛ السلك يُستهلك؛ تتراوح أسعار الآلات من عشرات إلى مئات آلاف الدولارات
السرعة: بطيئة: غالبًا من دقائق إلى ساعات للقطعة؛ تعمل الآلات دون مراقبة طوال الليل

نقاط القوة والحدود

نقاط القوة

دقة عالية جدًا وزوايا داخلية حادة
الصلادة لا تهم، فيمكن قطع القطع بعد التقسية
لا توجد قوة قطع: الجدران الرقيقة والهشة لا تنحني
ألواح سميكة وجدران مائلة في تثبيت واحد

الحدود

بطيء مقارنةً بالفرز أو الليزر
المواد الموصلة للكهرباء فقط
القطعات النافذة فقط: يجب أن يعبر السلك القطعة بالكامل
السلك يُستهلك؛ والطبقة السطحية تتغير قليلًا بفعل الحرارة

أين تُستخدم

صناعة الأدوات والقوالبأطقم المثاقب والقوالب، قوالب الختم والبثق
الطيرانشقوق أقراص التوربينات، جذور الشكل الشجري، قطع من سبائك النيكل
الطبأدوات جراحية وقطع زرع من التيتانيوم
الآلاتتروس ومجارٍ مسننة ومجاري مفاتيح في أعمدة ومحاور مقسّاة
الإلكترونياتقوالب الأطر الرصاصية وعدد موصلات دقيقة

كيف تتعرف عليها

سطح رمادي مطفأ ومصقّع موحّد، بلا آثار أداة ولا خطوط اتجاهية.
زوايا داخلية حادة جدًا بنصف قطر صغير جدًا، نحو نصف سمك السلك.
جدران متوازية تمامًا أو مائلة بدقة في قطع سميكة وصلبة مثل كتل القوالب.
أحيانًا أثر صغير حيث بدأ القطع وانتهى.

قارنها بـ

التفريغ الكهربائي بالغَرس (Sinker EDM)6.6الشرارات نفسها، لكن بقطب مشكَّل يغوص في تجاويف عمياء بدل سلك يقطع القطعة من جانب إلى جانب.القطع بالليزر6.2أسرع بكثير في الصفائح، لكنه أقل دقة بكثير ومحدود بالسمك.التفريز5.2أسرع وينتج أشكالًا ثلاثية الأبعاد، لكنه يواجه صعوبة مع الفولاذ المقسّى والزوايا الداخلية الحادة.

شاهدها

RAPID DIRECT · نظرة متحركة إلى فجوة الشرارة والعملية

wireedmguy · فني يشرح السلك والموجّهات والماء

ReliableEDM · قطع نموذجية ولماذا تختار الورش التفريغ الكهربائي بالسلك

TITANS of CNC MACHINING · آلة حقيقية في ورشة أثناء العمل، وقطعة تسقط

شاهد صورًا حقيقية

ويكيبيديا: التشغيل بالتفريغ الكهربائي — نظرة عامة مع قسم عن التفريغ الكهربائي بالسلك (السلك، الماء منزوع الأيونات، الموجّهات) والتاريخ
البحث عن الصور في ويكيميديا كومنز

تذكّر

السلك لا يلمس القطعة أبدًا: شرارات عبر فجوة دقيقة تُذيب المعدن.
الصلادة لا تهم، والدقة تصل إلى بضعة ميكرومترات.
بطيء ومحدود بالقطعات النافذة في المواد الموصلة، لذا يُخصَّص للقطع الدقيقة أو الصلبة أو عالية القيمة.