방전 가공:원리 및 제조 응용

제조업체는 종종 기존 가공 방법이 한계에 도달할 때마다 방전 가공(EDM)으로 전환합니다. EDM 프로세스에는 열 에너지를 사용하여 물체에서 과도한 재료를 제거하여 작업에 필요한 모양을 만드는 것이 포함됩니다. 가장 널리 사용되는 CNC 가공 공정은 아닙니다. 그러나 엔지니어들은 기계로 가공할 수 없는 부품을 만들기 위해 이 부품에 의존합니다.

EDM은 레이저 절단과 같은 공정과 유사합니다. 과도한 재료를 제거하기 위해 기계적 힘이 필요하거나 사용하지 않습니다. 이것이 많은 사람들이 비전통적인 제조 공정으로 간주하는 이유입니다. 이 프로세스는 다양한 산업 분야의 몰딩 및 툴링에 도움이 됩니다. 이 기사에서는 작동 방식, 사용 가능한 다양한 유형, 장점 및 응용 프로그램을 살펴보겠습니다. 바로 그 속으로 들어가 봅시다!

EDM이란 무엇입니까 ?

스파크 가공, 다이 싱킹, 와이어 침식 또는 스파크 침식과 같은 용어를 접했을 수 있습니다. 일부 엔지니어 및 제조업체는 이러한 용어를 사용하여 방전 가공(EDM)을 나타냅니다. 그러나 EDM이 무엇입니까? 간단히 말해 EDM은 열 에너지를 사용하여 공작물에서 과도한 재료를 제거하는 것입니다.

앞서 언급했듯이 EDM 공정은 기계적 힘이 필요하지 않습니다. 이 제조 공정을 통해 엔지니어는 방전을 사용하여 원하는 모양에 도달할 수 있습니다. 공작물에 도구를 사용하지 않는 매우 정밀한 공정입니다. 티타늄과 같은 단단한 재료로 작업하거나 복잡한 모양을 형성해야 하는 경우 EDM을 사용하는 경우가 많습니다.

방전 가공은 어떻게 작동합니까?

정의가 단순해 보일 수 있지만 물리적 프로세스는 조금 더 복잡합니다. EDM을 사용하여 공작물에서 재료를 제거하는 것은 전극 사이에서 반복되는 일련의 급속한 전류 방전을 통해 발생합니다. 이 전극은 유전체 유체를 사용하여 분리됩니다. 그런 다음 유전체 유체를 통해 전압이 전송됩니다. EDM 제조는 전기 전도성 재료에 대해서만 작동한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다.

그 전극 중 하나는 정확한 목적에 맞게 모양을 변경하는 역할을 합니다. 이 전극은 공작물 전극 또는 "양극"입니다. 다른 전극은 도구 전극 또는 "음극"입니다. 이 프로세스의 기본 원리는 제어된 전기 스파크로 인해 재료가 부식된다는 것입니다. 이를 위해서는 두 전극이 접촉하지 않아야 합니다.

펄스 형태의 공작물과 전극 사이에 전위차가 적용됩니다. 전극이 공작물에 더 가까워지면 전극 사이의 작은 간격에 존재하는 전기장이 증가합니다. 이것은 분석 볼륨에 도달할 때까지 계속됩니다.

방전으로 인해 재료가 극도로 가열됩니다. 가열하면 재료의 일부가 녹아 없어집니다. 유전체 유체의 꾸준한 흐름은 과잉 물질을 제거하는 데 도움이 됩니다. 액체는 또한 가공 과정에서 냉각을 돕습니다.

방전 가공 유형

EDM 프로세스는 독특하고 전통적입니다. 그러나 이것이 이 프로세스에 하나의 접근 방식만 있다는 것을 의미하지는 않습니다. EDM에는 세 가지 유형이 있습니다. 이것은 한 유형이 적절하지 않은 경우 대체 방법이 있는지 확인하는 데 도움이 됩니다. 다양한 유형의 방전 가공에는 다음이 포함됩니다.

와이어 EDM

와이어 침식 또는 스파크 EDM이라고도 하는 와이어 EDM은 널리 사용되는 공정입니다. 공작물을 절단하기 위해 황동 와이어 또는 얇은 구리를 사용합니다. 여기서 가는 와이어가 전극 역할을 합니다. 이 경우 유전체 액체는 일반적으로 탈이온수입니다. 이 과정에서 스풀을 사용하여 자동 피드에서 와이어가 지속적으로 펼쳐집니다.

공작물과 전선에 의해 방전이 손상될 수 있기 때문입니다. 따라서 컷에 새로운 배출 경로가 필요합니다. 이 접근 방식은 매우 효과적입니다. 그러나 엔지니어는 와이어가 공작물을 완전히 통과해야 한다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 본질적으로 3차원 부품에서 2차원 절단을 생성합니다. 기존 CNC 가공 프로세스와 유사한 결과를 얻는 경향이 있습니다.

홀 EDM

이름에서 알 수 있듯이 홀드 드릴링 EDM은 빠른 홀 드릴링에 명시적으로 도움이 됩니다. 홀 EDM용 전극은 관형이므로 유전체 유체가 전극을 통해 쉽게 흐를 수 있습니다.

기존 드릴링 방법과 달리 홀 EDM은 매우 작고 깊은 홀을 가공할 수 있습니다. 또한 이러한 구멍에는 디버링이 필요하지 않습니다. 금속의 경도나 종류에 관계없이 이 공정을 통해 기존의 방법보다 정밀한 구멍을 효과적으로 드릴링할 수 있습니다.

싱커 EDM

이것은 Ram EDM, 다이 싱킹 또는 캐비티형 EDM이라고도 하는 기존 EDM입니다. 캐비티 유형은 플라스틱 사출 성형과 같은 다양한 주조 응용 분야에 대해 복잡한 캐비티 모양을 생성하기 때문입니다.

이 프로세스는 사전 가공된 구리 또는 흑연 전극을 사용하여 필요한 모양의 "포지티브"를 형성합니다. 그런 다음 전극을 공작물로 눌러 원래 재료 모양의 네거티브를 만듭니다. 일부 요인은 싱커 EDM의 전극 재료 선택에 영향을 미칠 수 있습니다. 여기에는 침식에 대한 전극의 저항과 전도성이 포함되며, 이는 일반적으로 구리 재료보다 흑연 가공이 더 쉽습니다. 그러나 구리는 더 강하고 더 도움이 됩니다.

방전 가공의 장점

EDM 제조와 관련된 몇 가지 고유한 이점이 있습니다. 그 중 일부는 다음과 같습니다.

1. 모든 유형의 전기 전도성 재료 작업

EDM 제조를 생각할 때 가장 먼저 떠오르는 것은 광범위한 재료에서 작업할 수 있는 능력입니다. 재료가 전기 전도성인 한 EDM은 항상 올바른 프로세스입니다. 이를 통해 기존의 가공 방법으로는 어려운 부품을 가공할 수 있습니다. 여기에는 티타늄과 텅스텐 카바이드로 만든 부품이 포함됩니다.

2. 기계적 힘이 관련되지 않음

또 다른 중요한 이점은 공작물에 기계적 힘이 가해지지 않는다는 것입니다. 따라서 깨지기 쉬운 윤곽선을 생성하는 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 재료를 제거하기 전에 높은 절삭력이 필요하지 않기 때문에 용이합니다. 공구와 공작물 사이에 접촉이 발생하지 않으므로 기계적 응력의 문제가 없습니다.

3. 다양한 모양과 깊이 가능

EDM을 사용하면 절단 도구로 모양과 깊이에 도달하는 것이 불가능해 보입니다. 공구 길이와 직경 비율이 매우 높은 깊은 가공에 효과적인 방법입니다. EDM 공정으로 날카로운 내부 모서리, 좁은 슬롯 및 깊은 리브를 쉽게 절단할 수 있습니다.

4. 표면 조도 향상

제조업체는 또한 사출 성형 표면 마감이 기존 방법보다 EDM이 더 나은 경우가 많다고 주장합니다. 이는 EDM 공정이 표면에 높은 정밀도와 미세한 마감을 제공하기 때문에 사실일 수 있습니다.

5. 경화 소재 작업

공작물을 경화시키기 전에 다른 기존 가공 공정을 수행해야 합니다. 반면에 EDM은 경화된 재료에서 완벽하게 작동합니다. 따라서 열처리로 인한 변형 가능성을 피하기 쉽습니다.

훌륭한 부품 생산 옵션인 EDM 제조는 원하는 모양의 고정밀 부품을 만드는 데 분명히 많은 이점이 있습니다. 복잡한 부품을 생산해야 하는 경우 EDM 프로세스를 고려하거나 RapidDirect가 고정밀 쾌속 프로토타이핑 서비스에 중점을 두는 서비스를 선택하십시오.

방전 가공의 응용

EDM은 특히 소량 생산으로 유명하여 여러 공정이 가능합니다. 이러한 프로세스에는 밀링, 터닝, 작은 구멍 드릴 등이 포함됩니다. 이 독특한 프로세스는 자동차에서 항공우주 산업에 이르는 광범위한 산업에서도 유용합니다.

독특하고 정확한 모양을 만들 수 있는 이 기술은 다음 응용 프로그램에 도움이 됩니다.

사출 성형

금형의 올바른 치수, 깊이 및 모양을 얻는 것은 일반적으로 EDM에 따라 다릅니다. 금형 제조업체에서 사용하는 주요 사출 성형 공정입니다. 이때 주로 사용되는 것이 Wire EDM이다.

사출 성형에는 여러 가지 섬세하고 복잡한 공작물이 필요하므로 일반적으로 이 방법을 사용하는 것이 가장 좋습니다. 또한, 종종 고정밀 및 미세한 EDM 표면 조도를 생성합니다.

작은 구멍 드릴링

방전 가공은 경도에 관계없이 재료에 드릴링하는 정확하고 작은 구멍을 만드는 빠르고 독특한 방법입니다.

구멍 드릴링 공정에는 황동 전극 튜브를 사용하여 재료에 방전을 전달하는 과정이 포함됩니다. 이것은 다양한 작은 치수의 구멍을 만드는 데 도움이 됩니다. 흥미로운 점은 경사면 및 기타 어려운 위치에 구멍을 만들 수 있다는 것입니다.

다이 캐스팅

EDM은 또한 금형 제작 응용 분야에 매우 적합합니다. 고도로 맞춤화된 다이를 제조하려면 극도의 정확도가 필요합니다. 이 다이는 날카로운 내부 모서리, 깊은 리브 및 기타 복잡한 기능을 갖추고 있습니다.

또한 다이는 종종 매우 단단한 강철 합금으로 만들어집니다. 이러한 합금은 일반적으로 전통적인 방법으로 가공하기가 더 어렵습니다. 단단한 강철 합금은 열처리 전에 마무리가 필요할 수 있으며, 이는 세부 사항의 정확도를 감소시킬 수 있습니다. 따라서 EDM 프로세스를 사용하는 것이 더 적절합니다.

결론

방전 가공은 매우 까다로운 가공 응용 분야에 대한 해답을 계속 제공하고 있습니다. 엔지니어가 기존 방법이 어렵거나 불가능한 재료를 재구성하는 데 도움이 됩니다. 이 독특한 프로세스는 고품질 구성 요소를 만드는 데 기여합니다.

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