विद्युत निर्वहन यांत्रिकी

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एक विद्युत निर्वहन मशीन

इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM), जिसे स्पार्क मशीनिंग, स्पार्क इरोडिंग, डाई सिंकिंग, वायर बर्निंग या वायर इरोजन के रूप में भी जाना जाता है, एक धातु है

निर्माण प्रक्रिया जिससे विद्युत निर्वहन (चिंगारी) का उपयोग करके एक वांछित आकार प्राप्त किया जाता है।[1] सामग्री को दो इलेक्ट्रोड के बीच तेजी से आवर्ती वर्तमान डिस्चार्ज की एक श्रृंखला द्वारा काम के टुकड़े से हटा दिया जाता है, एक ढांकता हुआ तरल द्वारा अलग किया जाता है और एक विद्युत वोल्टेज के अधीन होता है। इलेक्ट्रोड में से एक को टूल-इलेक्ट्रोड कहा जाता है, या बस tool या electrode, जबकि दूसरे को वर्कपीस-इलेक्ट्रोड कहा जाता है, या work piece. प्रक्रिया उपकरण और वर्कपीस पर भौतिक संपर्क नहीं बनाने पर निर्भर करती है।

जब दो इलेक्ट्रोड के बीच वोल्टेज बढ़ जाता है, इलेक्ट्रोड के बीच की मात्रा में विद्युत क्षेत्र की तीव्रता अधिक हो जाती है, जिससे तरल का विद्युत टूटना होता है, और एक विद्युत चाप उत्पन्न होता है। नतीजतन, सामग्री इलेक्ट्रोड से हटा दी जाती है। एक बार जब करंट रुक जाता है (या जनरेटर के प्रकार के आधार पर बंद हो जाता है), नए तरल ढांकता हुआ को अंतर-इलेक्ट्रोड मात्रा में ले जाया जाता है, जिससे ठोस कणों (मलबे) को दूर किया जा सकता है और ढांकता हुआ के इन्सुलेट गुणों को बहाल किया जा सकता है। . इंटर-इलेक्ट्रोड वॉल्यूम में नए तरल डाइइलेक्ट्रिक को जोड़ने को आमतौर पर क्या कहा जाता है? flushing. वर्तमान प्रवाह के बाद, इलेक्ट्रोड के बीच वोल्टेज को ब्रेकडाउन से पहले बहाल किया जाता है, ताकि चक्र को दोहराने के लिए एक नया तरल डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन हो सके।

इतिहास

बिजली के निर्वहन के क्षोभक प्रभाव को पहली बार 1770 में अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी जोसेफ प्रिस्टले ने नोट किया था।

डाई-सिंक ईडीएम

स्पार्किंग के कारण टंगस्टन विद्युत संपर्कों के क्षरण को रोकने के तरीकों की जांच करने के लिए 1943 में दो सोवियत वैज्ञानिकों, बी.आर. लज़ारेंको और एन.आई. लज़ारेंको को काम सौंपा गया था। वे इस कार्य में विफल रहे लेकिन उन्होंने पाया कि यदि इलेक्ट्रोडों को परावैद्युत द्रव में डुबोया जाता है तो कटाव को अधिक सटीकता से नियंत्रित किया जा सकता है। इसने उन्हें टंगस्टन जैसी कठिन-से-मशीन सामग्री पर काम करने के लिए इस्तेमाल की जाने वाली ईडीएम मशीन का आविष्कार करने के लिए प्रेरित किया। इलेक्ट्रोड को चार्ज करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले आरसी सर्किट | रेसिस्टर-कैपेसिटर सर्किट (आरसी सर्किट) के बाद लेज़रेंकोस मशीन को आर-सी-टाइप मशीन के रूप में जाना जाता है।[2][3][4][5] साथ ही साथ लेकिन स्वतंत्र रूप से, एक अमेरिकी टीम, हेरोल्ड स्टार्क, विक्टर हार्डिंग और जैक बेवर ने एल्यूमीनियम कास्टिंग से टूटे हुए ड्रिल और नल को हटाने के लिए एक ईडीएम मशीन विकसित की।[6] प्रारंभ में कम शक्ति वाले विद्युत-नक़्क़ाशी उपकरणों से अपनी मशीनों का निर्माण, वे बहुत सफल नहीं थे। लेकिन अधिक शक्तिशाली स्पार्किंग इकाइयां, स्वचालित स्पार्क पुनरावृत्ति और द्रव प्रतिस्थापन के साथ एक विद्युत चुम्बकीय अवरोधक व्यवस्था के साथ मिलकर व्यावहारिक मशीनों का उत्पादन करती हैं। स्टार्क, हार्डिंग और बीवर की मशीनें प्रति सेकंड 60 चिंगारी पैदा करने में सक्षम थीं। बाद में मशीनों ने उनके डिजाइन के आधार पर वेक्यूम - ट्यूब सर्किट का इस्तेमाल किया जो प्रति सेकंड हजारों स्पार्क्स का उत्पादन करने में सक्षम थे, काटने की गति में काफी वृद्धि हुई।[7]

वायर-कट ईडीएम

1960 के दशक में कठोर स्टील से उपकरण (डाई (निर्माण)) बनाने के लिए वायर-कट प्रकार की मशीन उत्पन्न हुई। तार ईडीएम में उपकरण इलेक्ट्रोड केवल एक तार है। तार के टूटने से बचने के लिए तार को दो स्पूलों के बीच लपेटा जाता है ताकि तार का सक्रिय भाग लगातार बदलता रहे। शुरुआती संख्यात्मक नियंत्रित (NC) मशीनें पंच-टेप वर्टिकल मिलिंग मशीन का रूपांतरण थीं। वायर-कट ईडीएम मशीन के रूप में निर्मित पहली व्यावसायिक रूप से उपलब्ध एनसी मशीन का निर्माण यूएसएसआर में 1967 में किया गया था। मशीनें जो एक मास्टर ड्राइंग पर लाइनों का वैकल्पिक रूप से अनुसरण कर सकती थीं, 1960 के दशक में एंड्रयू इंजीनियरिंग कंपनी में डेविड एच। डुलेबोहन के समूह द्वारा विकसित की गई थीं।[8] मिलिंग और पीसने वाली मशीनों के लिए। मास्टर चित्र बाद में अधिक सटीकता के लिए कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रित (सीएनसी) प्लॉटर द्वारा निर्मित किए गए थे। 1974 में सीएनसी ड्रॉइंग प्लॉटर और ऑप्टिकल लाइन फॉलोअर तकनीकों का उपयोग करते हुए एक वायर-कट ईडीएम मशीन का उत्पादन किया गया था। बाद में ड्यूलबोन ने ईडीएम मशीन को सीधे नियंत्रित करने के लिए उसी प्लॉटर सीएनसी प्रोग्राम का इस्तेमाल किया और 1976 में पहली सीएनसी ईडीएम मशीन का उत्पादन किया गया।[9]

वाणिज्यिक तार ईडीएम क्षमता और उपयोग हाल के दशकों के दौरान काफी उन्नत हुए हैं।[10] फ़ीड दरों में वृद्धि हुई है[10]और सतह खत्म बारीकी से नियंत्रित किया जा सकता है।[10]


सामान्यता

1 पल्स जनरेटर (डीसी)। 2 वर्कपीस। 3 स्थिरता। 4 ढांकता हुआ द्रव। 5 पंप। 6 फ़िल्टर। 7 उपकरण धारक। 8 चिंगारी। 9 उपकरण।

इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग एक मशीनिंग विधि है जिसका उपयोग मुख्य रूप से कठोर धातुओं के लिए किया जाता है या जिन्हें पारंपरिक तकनीकों के साथ मशीन करना बहुत मुश्किल होगा। ईडीएम आमतौर पर उन सामग्रियों के साथ काम करता है जो विद्युत प्रवाहकीय हैं, हालांकि ईडीएम को मशीन इन्सुलेट सिरेमिक सामग्री के उपयोग के लिए भी प्रस्तावित किया गया है।[11][12] ईडीएम पूर्व-कठोर इस्पात में जटिल रूपरेखा या गुहाओं को बिना गर्मी उपचार की आवश्यकता के उन्हें नरम और फिर से कठोर कर सकता है। इस पद्धति का उपयोग किसी अन्य धातु या धातु मिश्र धातु जैसे टाइटेनियम, hastelloy, पत्रिका और Inconel के साथ किया जा सकता है। साथ हीपॉलीक्रिस्टलाइन हीरा हीरे के औजारों को आकार देने के लिए इस प्रक्रिया के अनुप्रयोगों की सूचना मिली है।[13]

EDM को अक्सर मशीनिंग विधियों के गैर-पारंपरिक या गैर-पारंपरिक समूह में शामिल किया जाता है, साथ में विद्युत रासायनिक मशीनिंग (ECM), जल जेट काटना (WJ, AWJ), लेजर द्वारा काटना और पारंपरिक समूह के विपरीत (मोड़ , मिलिंग मशीन) जैसी प्रक्रियाएं शामिल हैं। , ग्राइंडिंग (अपघर्षक कटाई), ड्रिलिंग और कोई अन्य प्रक्रिया जिसका सामग्री हटाने का तंत्र अनिवार्य रूप से यांत्रिक बलों पर आधारित है)।[14] आदर्श रूप से, ईडीएम को इलेक्ट्रोड के बीच तरल ढांकता हुआ के टूटने और बहाली की एक श्रृंखला के रूप में देखा जा सकता है। हालांकि, इस तरह के एक बयान पर विचार करने में सावधानी बरती जानी चाहिए क्योंकि यह प्रक्रिया का एक आदर्श मॉडल है, जो प्रक्रिया के अंतर्निहित मौलिक विचारों का वर्णन करने के लिए पेश किया गया है। फिर भी, किसी भी व्यावहारिक अनुप्रयोग में कई पहलू शामिल होते हैं जिन पर भी विचार करने की आवश्यकता हो सकती है। उदाहरण के लिए, इंटर-इलेक्ट्रोड वॉल्यूम से मलबे को हटाना हमेशा आंशिक होने की संभावना है। इस प्रकार इंटर-इलेक्ट्रोड वॉल्यूम में ढांकता हुआ के विद्युत गुण उनके नाममात्र मूल्यों से भिन्न हो सकते हैं और समय के साथ भिन्न भी हो सकते हैं। इंटर-इलेक्ट्रोड दूरी, जिसे अक्सर स्पार्क-गैप के रूप में भी जाना जाता है, उपयोग की जाने वाली विशिष्ट मशीन के नियंत्रण एल्गोरिदम का परिणाम है। इस तरह की दूरी का नियंत्रण इस प्रक्रिया के लिए तार्किक रूप से महत्वपूर्ण प्रतीत होता है। इसके अलावा, ढांकता हुआ के बीच का सारा करंट ऊपर वर्णित आदर्श प्रकार का नहीं है: स्पार्क-गैप को मलबे द्वारा शॉर्ट-सर्कुलेट किया जा सकता है। इलेक्ट्रोड की नियंत्रण प्रणाली दो इलेक्ट्रोड (टूल और वर्कपीस) को संपर्क में आने से रोकने के लिए जल्दी से प्रतिक्रिया करने में विफल हो सकती है, जिसके परिणामस्वरूप शॉर्ट सर्किट हो सकता है। यह अवांछित है क्योंकि एक शॉर्ट सर्किट सामग्री को आदर्श मामले से अलग तरीके से हटाने में योगदान देता है। ढांकता हुआ के इन्सुलेट गुणों को बहाल करने के लिए फ्लशिंग कार्रवाई अपर्याप्त हो सकती है ताकि वर्तमान में इंटर-इलेक्ट्रोड वॉल्यूम (इसे आर्किंग के रूप में जाना जाता है) के बिंदु में होता है, जिसके परिणामस्वरूप आकार का अवांछित परिवर्तन (क्षति) होता है। उपकरण-इलेक्ट्रोड और वर्कपीस। अंततः, विशिष्ट उद्देश्य के लिए उपयुक्त तरीके से इस प्रक्रिया का विवरण ईडीएम क्षेत्र को आगे की जांच और अनुसंधान के लिए इतना समृद्ध क्षेत्र बनाता है।[15] एक विशिष्ट ज्यामिति प्राप्त करने के लिए, ईडीएम उपकरण काम के बहुत करीब वांछित पथ के साथ निर्देशित होता है; आदर्श रूप से इसे वर्कपीस को नहीं छूना चाहिए, हालांकि वास्तव में यह उपयोग में विशिष्ट गति नियंत्रण के प्रदर्शन के कारण हो सकता है। इस तरह, बड़ी संख्या में करंट डिस्चार्ज (बोलचाल की भाषा में स्पार्क्स भी कहा जाता है) होता है, प्रत्येक टूल और वर्कपीस दोनों से सामग्री को हटाने में योगदान देता है, जहां छोटे क्रेटर बनते हैं। क्रेटर का आकार हाथ में विशिष्ट कार्य के लिए निर्धारित तकनीकी मापदंडों का एक कार्य है। वे खुरदरी परिस्थितियों में नैनोस्केल (सूक्ष्म ईडीएम संचालन में) से लेकर सैकड़ों माइक्रोमीटर तक के विशिष्ट आयामों के साथ हो सकते हैं।

उपकरण पर इन छोटे गड्ढों की उपस्थिति के परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोड का क्रमिक क्षरण होता है। उपकरण-इलेक्ट्रोड के इस क्षरण को पहनने के रूप में भी जाना जाता है। वर्कपीस की ज्यामिति पर पहनने के हानिकारक प्रभाव का प्रतिकार करने के लिए रणनीतियों की आवश्यकता होती है। एक संभावना यह है कि मशीनिंग ऑपरेशन के दौरान टूल-इलेक्ट्रोड को लगातार बदलना। यह तब होता है जब लगातार बदले गए तार को इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जाता है। इस मामले में, संवाददाता ईडीएम प्रक्रिया को वायर ईडीएम भी कहा जाता है। उपकरण-इलेक्ट्रोड का उपयोग इस तरह से भी किया जा सकता है कि इसका केवल एक छोटा सा हिस्सा ही वास्तव में मशीनिंग प्रक्रिया में लगा हो और इस हिस्से को नियमित आधार पर बदला जाता है। उदाहरण के लिए, उपकरण-इलेक्ट्रोड के रूप में घूर्णन डिस्क का उपयोग करते समय यह मामला है। इसी प्रक्रिया को अक्सर ईडीएम पीस के रूप में भी जाना जाता है।[16] एक और रणनीति में एक ही ईडीएम ऑपरेशन के दौरान विभिन्न आकारों और आकारों वाले इलेक्ट्रोड का एक सेट उपयोग करना शामिल है। इसे अक्सर एकाधिक इलेक्ट्रोड रणनीति के रूप में संदर्भित किया जाता है, और यह सबसे आम है जब उपकरण इलेक्ट्रोड वांछित आकार में नकारात्मक प्रतिकृति करता है और एक ही दिशा में रिक्त स्थान की ओर उन्नत होता है, आमतौर पर ऊर्ध्वाधर दिशा (यानी जेड-अक्ष)। यह उपकरण के सिंक को ढांकता हुआ तरल में जैसा दिखता है जिसमें वर्कपीस विसर्जित होता है, इसलिए आश्चर्य की बात नहीं है, इसे अक्सर डाई-सिंकिंग ईडीएम (पारंपरिक ईडीएम और रैम ईडीएम भी कहा जाता है) के रूप में जाना जाता है। संबंधित मशीनों को अक्सर सिंकर ईडीएम कहा जाता है। आमतौर पर, इस प्रकार के इलेक्ट्रोड के काफी जटिल रूप होते हैं। यदि अंतिम ज्यामिति आमतौर पर सरल-आकार के इलेक्ट्रोड का उपयोग करके प्राप्त की जाती है जिसे कई दिशाओं में ले जाया जाता है और संभवतः रोटेशन के अधीन भी होता है, तो अक्सर ईडीएम मिलिंग शब्द का उपयोग किया जाता है।[17] किसी भी मामले में, पहनने की गंभीरता ऑपरेशन में उपयोग किए जाने वाले तकनीकी मापदंडों पर सख्ती से निर्भर करती है (उदाहरण के लिए: ध्रुवीयता, अधिकतम वर्तमान, ओपन सर्किट वोल्टेज)। उदाहरण के लिए, माइक्रो-ईडीएम में, जिसे μ-ईडीएम के रूप में भी जाना जाता है, ये पैरामीटर आमतौर पर उन मूल्यों पर सेट होते हैं जो गंभीर पहनने को उत्पन्न करते हैं। इसलिए, उस क्षेत्र में घिसाव एक बड़ी समस्या है।

ग्रेफाइट इलेक्ट्रोड के घिसने की समस्या का समाधान किया जा रहा है। एक दृष्टिकोण में, एक डिजिटल जनरेटर, जिसे मिलीसेकंड के भीतर नियंत्रित किया जा सकता है, विद्युत-क्षरण होने पर ध्रुवीयता को उलट देता है। यह इलेक्ट्रोप्लेटिंग के समान एक प्रभाव पैदा करता है जो इलेक्ट्रोड पर वापस मिटने वाले ग्रेफाइट को लगातार जमा करता है। एक अन्य विधि में, एक तथाकथित ज़ीरो वियर सर्किट कम करता है कि डिस्चार्ज कितनी बार शुरू होता है और बंद हो जाता है, इसे यथासंभव लंबे समय तक चालू रखता है।[18]


तकनीकी मापदंडों की परिभाषा

प्रक्रिया को संचालित करने वाले तकनीकी मापदंडों की परिभाषा में कठिनाइयों का सामना करना पड़ा है।

जनरेटर की दो व्यापक श्रेणियां, जिन्हें बिजली आपूर्ति के रूप में भी जाना जाता है, व्यावसायिक रूप से उपलब्ध ईडीएम मशीनों पर उपयोग में हैं: आरसी सर्किट पर आधारित समूह और ट्रांजिस्टर नियंत्रित दालों पर आधारित समूह।

दोनों श्रेणियों में, सेटअप पर प्राथमिक पैरामीटर वर्तमान और वितरित आवृत्ति हैं। आरसी सर्किट में, हालांकि, डिस्चार्ज की समय अवधि पर थोड़ा नियंत्रण अपेक्षित है, जो डिस्चार्ज के समय वास्तविक स्पार्क-गैप स्थितियों (आकार और प्रदूषण) पर निर्भर होने की संभावना है।[19] इसके अलावा, ओपन सर्किट वोल्टेज (अर्थात इलेक्ट्रोड के बीच वोल्टेज जब ढांकता हुआ अभी तक टूटा नहीं है) को आरसी सर्किट के स्थिर राज्य वोल्टेज के रूप में पहचाना जा सकता है।

ट्रांजिस्टर नियंत्रण पर आधारित जनरेटर में, उपयोगकर्ता आमतौर पर इलेक्ट्रोड को वोल्टेज की दालों की एक ट्रेन देने में सक्षम होता है। प्रत्येक नाड़ी को आकार में नियंत्रित किया जा सकता है, उदाहरण के लिए, अर्ध-आयताकार। विशेष रूप से, लगातार दो स्पंदों के बीच का समय और प्रत्येक स्पंद की अवधि निर्धारित की जा सकती है। प्रत्येक स्पंद का आयाम ओपन सर्किट वोल्टेज का गठन करता है। इस प्रकार, निर्वहन की अधिकतम अवधि ट्रेन में वोल्टेज की पल्स की अवधि के बराबर होती है। वोल्टेज की दो लगातार दालों के बीच समय अंतराल के बराबर या उससे अधिक अवधि के लिए वर्तमान के दो दालों की अपेक्षा नहीं की जाती है।

जेनरेटर डिलीवर होने वाले डिस्चार्ज के दौरान अधिकतम करंट को भी नियंत्रित किया जा सकता है। क्योंकि अन्य प्रकार के जनरेटर भी विभिन्न मशीन बिल्डरों द्वारा उपयोग किए जा सकते हैं, जो पैरामीटर वास्तव में किसी विशेष मशीन पर सेट किए जा सकते हैं, वे जनरेटर निर्माता पर निर्भर होंगे। उनकी मशीनों पर जनरेटर और नियंत्रण प्रणाली का विवरण हमेशा उनके उपयोगकर्ता के लिए आसानी से उपलब्ध नहीं होता है। यह ईडीएम प्रक्रिया के तकनीकी मानकों को स्पष्ट रूप से वर्णित करने में बाधा है। इसके अलावा, उपकरण और इलेक्ट्रोड के बीच होने वाली घटनाओं को प्रभावित करने वाले पैरामीटर भी इलेक्ट्रोड की गति के नियंत्रक से संबंधित हैं।

मशीन के बाहर एक आस्टसीलस्कप के साथ सीधे इंटर-इलेक्ट्रोड वॉल्यूम पर ईडीएम ऑपरेशन के दौरान विद्युत मापदंडों को परिभाषित करने और मापने के लिए एक ढांचा हाल ही में फेरी एट अल द्वारा प्रस्तावित किया गया है।[20] इन लेखकों ने μ-EDM के क्षेत्र में अपना शोध किया, लेकिन किसी भी EDM ऑपरेशन में समान दृष्टिकोण का उपयोग किया जा सकता है। यह उपयोगकर्ता को सीधे बिजली के मापदंडों का अनुमान लगाने में सक्षम बनाता है जो मशीन निर्माता के दावों पर भरोसा किए बिना उनके संचालन को प्रभावित करते हैं। जब एक ही सेटअप स्थितियों में विभिन्न सामग्रियों की मशीनिंग की जाती है, तो प्रक्रिया के वास्तविक विद्युत पैरामीटर काफी भिन्न होते हैं।[20]


सामग्री हटाने का तंत्र

इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज मशीनिंग के दौरान सामग्री को हटाने की भौतिक व्याख्या प्रदान करने का पहला गंभीर प्रयास शायद वैन डाइजक का है।[21] इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज मशीनिंग के दौरान इलेक्ट्रोड के बीच की घटनाओं को समझाने के लिए वैन डिज्क ने कम्प्यूटेशनल सिमुलेशन के साथ एक थर्मल मॉडल प्रस्तुत किया। हालाँकि, जैसा कि वैन डिज्क ने स्वयं अपने अध्ययन में स्वीकार किया था, उस समय प्रायोगिक डेटा की कमी को दूर करने के लिए की गई मान्यताओं की संख्या काफी महत्वपूर्ण थी।

गर्मी हस्तांतरण के संदर्भ में इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज मशीनिंग के दौरान क्या होता है इसके आगे के मॉडल अस्सी के दशक के अंत और नब्बे के दशक के प्रारंभ में विकसित किए गए थे। इसके परिणामस्वरूप तीन विद्वतापूर्ण शोधपत्र सामने आए: पहला कैथोड पर सामग्री हटाने का एक थर्मल मॉडल प्रस्तुत करता है,[22] दूसरा एनोड पर होने वाले क्षरण के लिए एक थर्मल मॉडल प्रस्तुत करता है[23] और तीसरा ढांकता हुआ तरल के माध्यम से डिस्चार्ज करंट के पारित होने के दौरान बनने वाले प्लाज्मा चैनल का वर्णन करने वाला एक मॉडल पेश करता है।[24] इन मॉडलों का सत्यापन AGIE द्वारा प्रदान किए गए प्रयोगात्मक डेटा द्वारा समर्थित है।

ये मॉडल इस दावे के लिए सबसे आधिकारिक समर्थन देते हैं कि ईडीएम एक तापीय प्रक्रिया है, जो पिघलने या वाष्पीकरण के कारण दो इलेक्ट्रोड से सामग्री को हटाती है, साथ ही प्लाज्मा चैनल के ढहने से स्पार्क-गैप में स्थापित दबाव गतिकी होती है। हालांकि, छोटे निर्वहन ऊर्जा के लिए प्रयोगात्मक डेटा की व्याख्या करने के लिए मॉडल अपर्याप्त हैं। ये सभी मॉडल पनडुब्बी विस्फोट, गैसों में निर्वहन, और ट्रांसफार्मर की विफलता जैसे असमान अनुसंधान क्षेत्रों से कई मान्यताओं पर टिके हैं, इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि ईडीएम प्रक्रिया को समझाने की कोशिश कर रहे साहित्य में हाल ही में वैकल्पिक मॉडल प्रस्तावित किए गए हैं।

इनमें सिंह और घोष से मॉडल हैं[25] इलेक्ट्रोड से सामग्री को हटाने को इलेक्ट्रोड की सतह पर एक विद्युत बल की उपस्थिति से जोड़ता है जो यांत्रिक रूप से सामग्री को हटा सकता है और क्रेटर बना सकता है। यह संभव होगा क्योंकि विद्युत प्रवाह के पारित होने के कारण बढ़े हुए तापमान के कारण सतह पर सामग्री ने यांत्रिक गुणों को बदल दिया है। लेखकों के सिमुलेशन ने दिखाया कि वे ईडीएम को थर्मल मॉडल (पिघलने या वाष्पीकरण) से बेहतर कैसे समझा सकते हैं, खासकर छोटे निर्वहन ऊर्जा के लिए, जो आमतौर पर μ-EDM और परिष्करण कार्यों में उपयोग किया जाता है।

कई उपलब्ध मॉडलों को देखते हुए, ऐसा प्रतीत होता है कि ईडीएम में सामग्री हटाने का तंत्र अभी तक अच्छी तरह से समझा नहीं गया है और इसे स्पष्ट करने के लिए आगे की जांच आवश्यक है,[20]विशेष रूप से वर्तमान ईडीएम मॉडल को बनाने और मान्य करने के लिए प्रायोगिक वैज्ञानिक साक्ष्य की कमी को देखते हुए।[20]यह संबंधित प्रायोगिक तकनीकों में बढ़ते वर्तमान अनुसंधान प्रयास की व्याख्या करता है।[15]

इस निष्कर्ष में, मशीनिंग संचालन के दौरान निम्नलिखित प्रमुख कारक प्राप्त होते हैं:

  • इस क्षेत्र में कार्य की समीक्षा से सबसे महत्वपूर्ण निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि EDM प्रदर्शन का मूल्यांकन आमतौर पर TWR, MRR, Ra और कठोरता के आधार पर किया जाता है।
  • सभी चयनित मापदंडों से सामग्री हटाने की दर (MRR) में, स्पार्क करंट (I) वर्कपीस की मशीनिंग को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण इनपुट कारक है।
  • प्रदर्शन डिस्चार्ज करंट, पल्स ऑन टाइम, पल्स ऑफ टाइम, ड्यूटी साइकिल, ईडीएम के लिए वोल्टेज से प्रभावित होता है।
  • सभी चयनित मापदंडों से उपकरण पहनने की दर (TWR) के लिए, स्पार्क करंट (I) वर्कपीस की मशीनिंग को प्रभावित करने वाला सबसे महत्वपूर्ण इनपुट कारक है, जिसके बाद स्पार्क समय और वोल्टेज आता है।
  • मशीनिंग के लिए इस प्रक्रिया को और अधिक उपयुक्त बनाने के लिए ईडीएम में नवीन तकनीक निरंतर प्रगति कर रही है। निर्माण के क्षेत्र में इलेक्ट्रोड की संख्या को कम करके विधि के अनुकूलन पर अतिरिक्त ध्यान दिया जाता है।

.[26]


प्रकार

सिंकर ईडीएम

J-2 रॉकेट इंजन के लिए 614 एकसमान इंजेक्टरों के त्वरित उत्पादन की अनुमति दी, जिनमें से छह चंद्रमा की प्रत्येक यात्रा के लिए आवश्यक थे।[27]

सिंकर ईडीएम, जिसे रैम ईडीएम, कैविटी टाइप ईडीएम या वॉल्यूम ईडीएम भी कहा जाता है, में एक इंसुलेटिंग लिक्विड में डूबा हुआ एक इलेक्ट्रोड और वर्कपीस होता है, जैसे कि, आमतौर पर,[28] तेल या, कम बार-बार, अन्य ढांकता हुआ तरल पदार्थ। इलेक्ट्रोड और वर्कपीस एक उपयुक्त बिजली आपूर्ति से जुड़े हैं। बिजली की आपूर्ति दो भागों के बीच एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करती है। जैसे ही इलेक्ट्रोड वर्कपीस के पास पहुंचता है, द्रव में ढांकता हुआ टूटना होता है, जिससे प्लाज्मा चैनल बनता है,[15][22][23][24]और एक छोटी चिंगारी उछलती है।

ये चिंगारी आमतौर पर एक के बाद एक लगती हैं,[28] क्योंकि यह बहुत कम संभावना है कि इंटर-इलेक्ट्रोड स्पेस में अलग-अलग स्थानों में समान स्थानीय विद्युत विशेषताएँ हों जो ऐसे सभी स्थानों में एक साथ स्पार्क करने में सक्षम हों। ये चिंगारी बड़ी संख्या में इलेक्ट्रोड और वर्कपीस के बीच प्रतीत होने वाले यादृच्छिक स्थानों पर होती हैं। चूंकि बेस मेटल का क्षरण होता है, और बाद में स्पार्क गैप बढ़ जाता है, मशीन द्वारा इलेक्ट्रोड को स्वचालित रूप से नीचे कर दिया जाता है ताकि प्रक्रिया निर्बाध रूप से जारी रह सके। सेटअप मापदंडों द्वारा सावधानीपूर्वक नियंत्रित वास्तविक कर्तव्य चक्र के साथ प्रति सेकंड कई सौ स्पार्क होते हैं। इन नियंत्रित चक्रों को कभी-कभी ऑन टाइम और ऑफ टाइम के रूप में जाना जाता है, जिन्हें साहित्य में अधिक औपचारिक रूप से परिभाषित किया गया है।[15][20][29] ऑन टाइम सेटिंग स्पार्क की लंबाई या अवधि निर्धारित करती है। इसलिए, समय पर अधिक समय प्रत्येक चिंगारी से एक गहरी गुहा पैदा करता है, जिससे वर्कपीस पर एक मोटा खत्म हो जाता है। कम समय के लिए इसका उल्टा होता है। ऑफ टाइम स्पार्क्स के बीच समय की अवधि है। हालांकि यह सीधे भाग की मशीनिंग को प्रभावित नहीं करता है, लेकिन बंद समय ढांकता हुआ मलबे को साफ करने के लिए एक नोजल के माध्यम से ढांकता हुआ तरल पदार्थ को फ्लश करने की अनुमति देता है। अपर्याप्त मलबा हटाने से एक ही स्थान पर बार-बार हमले हो सकते हैं जिससे शॉर्ट सर्किट हो सकता है। आधुनिक नियंत्रक चाप की विशेषताओं की निगरानी करते हैं और क्षतिपूर्ति करने के लिए माइक्रोसेकंड में मापदंडों को बदल सकते हैं। विशिष्ट भाग ज्यामिति एक जटिल 3D आकार है,[28] अक्सर छोटे या विषम आकार के कोणों के साथ। कार्यक्षेत्र, कक्षीय, सदिश, दिशात्मक, पेचदार, शंक्वाकार, घूर्णी, स्पिन और अनुक्रमण मशीनिंग चक्र का भी उपयोग किया जाता है।

वायर ईडीएम

सीएनसी वायर-कट ईडीएम मशीन
1 तार। 2 विद्युत निर्वहन कटाव (विद्युत चाप)। 3 विद्युत क्षमता। 4 वर्कपीस

वायर इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (WEDM) में, जिसे वायर-कट EDM और वायर कटिंग के रूप में भी जाना जाता है,[30] एक पतली सिंगल-स्ट्रैंड धातु का तार, आमतौर पर पीतल, वर्कपीस के माध्यम से खिलाया जाता है, जो ढांकता हुआ तरल पदार्थ के एक टैंक में डूबा होता है, आमतौर पर विआयनीकृत पानी।[28] वायर-कट ईडीएम का उपयोग आमतौर पर प्लेटों को 300 मिमी जितना मोटा काटने के लिए किया जाता है और कठोर धातुओं से घूंसे, औजार और डाई बनाने के लिए किया जाता है जो अन्य तरीकों से मशीन बनाना मुश्किल होता है।

तार, जो लगातार एक स्पूल से खिलाया जाता है, ऊपरी और निचले हीरे के गाइड के बीच होता है जो पानी के नोजल सिर में केंद्रित होता है। गाइड, आमतौर पर सीएनसी-नियंत्रित, एक्स-वाई विमान में चलते हैं। अधिकांश मशीनों पर, ऊपरी गाइड भी z-u-v अक्ष में स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ सकता है, जिससे टेपर्ड और ट्रांजिशनिंग आकृतियों को काटने की क्षमता बढ़ जाती है (उदाहरण के लिए शीर्ष पर वर्ग, तल पर चक्र)। ऊपरी मार्गदर्शिका GCode मानक, x-y-u-v-i-j-k-l- में अक्ष गति को नियंत्रित कर सकती है। यह वायर-कट ईडीएम को बहुत जटिल और नाजुक आकृतियों को काटने के लिए प्रोग्राम करने की अनुमति देता है। ऊपरी और निचले हीरे के गाइड आमतौर पर सटीक होते हैं 0.004 mm (0.16 mils), और काटने का रास्ता या केर्फ़ जितना छोटा हो सकता है 0.021 mm (0.83 mils) डायमीटर का उपयोग करना|Ø 0.02 mm (0.79 mils) तार, हालांकि औसत कटिंग केर्फ जो सर्वोत्तम आर्थिक लागत और मशीनिंग समय प्राप्त करता है 0.335 mm (13.2 mils) Ø का उपयोग करना 0.25 mm (9.8 mils) पीतल के तार। काटने की चौड़ाई तार की चौड़ाई से अधिक होने का कारण यह है कि तार के किनारों से काम के टुकड़े तक स्पार्किंग होती है, जिससे क्षरण होता है।[28] यह ओवरकट आवश्यक है, कई अनुप्रयोगों के लिए यह पर्याप्त रूप से अनुमानित है और इसलिए इसकी भरपाई की जा सकती है (उदाहरण के लिए माइक्रो-ईडीएम में यह अक्सर मामला नहीं होता है)। तार के स्पूल लंबे होते हैं — 0.25 मिमी तार का एक 8 किग्रा स्पूल लंबाई में 19 किलोमीटर से थोड़ा अधिक होता है। तार का व्यास जितना छोटा हो सकता है 20 μm (0.79 mils) और ज्यामिति परिशुद्धता ± से दूर नहीं है 1 μm (0.039 mils). वायर-कट प्रक्रिया पानी को अपने ढांकता हुआ तरल पदार्थ के रूप में उपयोग करती है, इसकी प्रतिरोधकता और अन्य विद्युत गुणों को फिल्टर और पीआईडी ​​​​नियंत्रक आयन | डी-आयनाइज़र इकाइयों के साथ नियंत्रित करती है। पानी कटे हुए मलबे को काटने वाले क्षेत्र से दूर बहा देता है। किसी दिए गए सामग्री मोटाई के लिए अधिकतम फ़ीड दर निर्धारित करने में फ्लशिंग एक महत्वपूर्ण कारक है। कड़ी सहनशीलता के साथ, मल्टी एक्सिस ईडीएम वायर-कटिंग मशीनिंग केंद्रों ने एक ही समय में दो भागों को काटने के लिए मल्टी हेड्स, वायर ब्रेकेज को रोकने के लिए नियंत्रण, वायर ब्रेकेज के मामले में स्वचालित सेल्फ-थ्रेडिंग सुविधाओं और प्रोग्राम करने योग्य मशीनिंग रणनीतियों जैसी विशेषताएं जोड़ी हैं। ऑपरेशन का अनुकूलन करने के लिए। वायर-कटिंग ईडीएम का उपयोग आमतौर पर तब किया जाता है जब कम अवशिष्ट तनाव वांछित होते हैं, क्योंकि इसमें सामग्री को हटाने के लिए उच्च कटिंग बलों की आवश्यकता नहीं होती है। यदि ऊर्जा/शक्ति प्रति पल्स अपेक्षाकृत कम है (जैसा कि परिष्करण कार्यों में होता है), इन कम अवशिष्ट तनावों के कारण सामग्री के यांत्रिक गुणों में थोड़ा बदलाव अपेक्षित है, हालांकि सामग्री जो तनाव से मुक्त नहीं हुई है, मशीनिंग में विकृत हो सकती है प्रक्रिया। काम का टुकड़ा एक महत्वपूर्ण थर्मल चक्र से गुजर सकता है, इसकी गंभीरता इस्तेमाल किए गए तकनीकी मापदंडों पर निर्भर करती है। इस तरह के थर्मल चक्रों के कारण भाग पर एक पुनरावर्ती परत का निर्माण हो सकता है और वर्कपीस पर अवशिष्ट तन्य तनाव हो सकता है। यदि गर्मी उपचार के बाद मशीनिंग होती है, तो गर्मी उपचार विरूपण से आयामी सटीकता प्रभावित नहीं होगी।[31]


फास्ट होल ड्रिलिंग ईडीएम

फास्ट होल ड्रिलिंग ईडीएम को तेज, सटीक, छोटे और गहरे छेद बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया था। यह वैचारिक रूप से सिंकर ईडीएम के समान है लेकिन इलेक्ट्रोड एक घूर्णन ट्यूब है जो ढांकता हुआ द्रव के दबाव वाले जेट को व्यक्त करता है। यह लगभग एक मिनट में एक इंच गहरा छेद कर सकता है और ट्विस्ट-ड्रिल मशीनिंग के लिए बहुत कठिन सामग्री में छेद करने का एक अच्छा तरीका है। इस ईडीएम ड्रिलिंग प्रकार का उपयोग बड़े पैमाने पर एयरोस्पेस उद्योग में किया जाता है, जो एयरो ब्लेड और अन्य घटकों में कूलिंग होल का निर्माण करता है। इसका उपयोग औद्योगिक गैस टर्बाइन ब्लेड में छेद करने के लिए, मोल्ड्स और डाई में और बियरिंग में छेद करने के लिए भी किया जाता है।

अनुप्रयोग

प्रोटोटाइप उत्पादन

ईडीएम प्रक्रिया का व्यापक रूप से ढालना बनाने, उपकरण और डाई (निर्माण) उद्योगों द्वारा उपयोग किया जाता है, लेकिन प्रोटोटाइप और उत्पादन भागों को बनाने का एक आम तरीका बनता जा रहा है, विशेष रूप से एयरोस्पेस, ऑटोमोबाइल और इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगों में उत्पादन मात्रा अपेक्षाकृत कम है। कम। सिंकर ईडीएम में, एक ग्रेफाइट, ताँबा टंगस्टन, या शुद्ध कॉपर इलेक्ट्रोड को वांछित (नकारात्मक) आकार में मशीनीकृत किया जाता है और वर्टिकल रैम के अंत में वर्कपीस में डाला जाता है।

कॉइनेज डाई मेकिंग

शीर्ष पर मास्टर, तल पर बैज डाई वर्कपीस, बाईं ओर ऑयल जेट्स (तेल निकल चुका है)। एक घुमावदार सतह देने के लिए प्रारंभिक फ्लैट मुद्रांकन को धुंधला कर दिया जाएगा, डूबना (धातु कार्य) देखें।

सिक्के (मुद्रांकन) प्रक्रिया द्वारा गहने और बैज के उत्पादन के लिए मरने के निर्माण के लिए, या खाली करने और भेदी (पैनकेक दिए के उपयोग के माध्यम से) के लिए, सकारात्मक मास्टर स्टर्लिंग चांदी से बनाया जा सकता है, क्योंकि (उपयुक्त मशीन सेटिंग्स के साथ) मास्टर महत्वपूर्ण रूप से नष्ट हो गया है और केवल एक बार उपयोग किया जाता है। परिणामी नकारात्मक डाई को फिर कठोर किया जाता है और कांस्य, चांदी, या लो प्रूफ गोल्ड मिश्र धातु के कटआउट शीट ब्लैंक्स से स्टैम्प्ड फ्लैट बनाने के लिए बिजली का हथौड़ा में उपयोग किया जाता है। बैज के लिए इन फ्लैटों को एक और डाई द्वारा घुमावदार सतह का आकार दिया जा सकता है। इस प्रकार का ईडीएम आमतौर पर एक तेल आधारित ढांकता हुआ में डूबा हुआ होता है। तैयार वस्तु को कठोर (ग्लास) या सॉफ्ट (पेंट) एनामेलिंग द्वारा परिष्कृत किया जा सकता है, या शुद्ध सोने या निकल के साथ इलेक्ट्रोप्लेट किया जा सकता है। चांदी जैसी नरम सामग्री को शोधन के रूप में हाथ से उकेरा जा सकता है।

ईडीएम कंट्रोल पैनल (हंसवेट मशीन)। प्रक्रिया के अंत में मशीन को परिष्कृत सतह (इलेक्ट्रोपोलिश) के लिए समायोजित किया जा सकता है।

छोटा छेद ड्रिलिंग

उच्च दबाव टर्बाइन में लागू आंतरिक शीतलन के साथ टर्बाइन ब्लेड
छोटे छेद ड्रिलिंग ईडीएम मशीनें।

छोटे छेद ड्रिलिंग ईडीएम का उपयोग विभिन्न प्रकार के अनुप्रयोगों में किया जाता है।

वायर-कट ईडीएम मशीनों पर, छोटे छेद ड्रिलिंग ईडीएम का उपयोग वर्कपीस में एक छेद बनाने के लिए किया जाता है जिसके माध्यम से वायर-कट ईडीएम ऑपरेशन के लिए तार को पिरोया जाता है। विशेष रूप से छोटे छेद ड्रिलिंग के लिए एक अलग ईडीएम सिर तार-कट मशीन पर चढ़ाया जाता है और बड़ी कठोर प्लेटों को आवश्यकतानुसार और पूर्व-ड्रिलिंग के बिना तैयार भागों को खत्म करने की अनुमति देता है।

छोटे छेद ईडीएम का उपयोग जेट इंजिन में उपयोग किए जाने वाले टरबाइन ब्लेड के अग्रणी और अनुगामी किनारों में छेदों की पंक्तियों को ड्रिल करने के लिए किया जाता है। इन छोटे छेदों के माध्यम से गैस का प्रवाह इंजनों को अन्यथा संभव से अधिक तापमान का उपयोग करने की अनुमति देता है। इन ब्लेडों में लगे उच्च तापमान, बहुत कठोर, एकल क्रिस्टल मिश्र धातु इन छेदों की पारंपरिक मशीनिंग को उच्च पहलू अनुपात के साथ बेहद कठिन बना देती है, यदि असंभव नहीं है।

छोटे छेद वाले ईडीएम का उपयोग ईंधन प्रणाली के घटकों, रेयॉन जैसे सिंथेटिक फाइबर के लिए स्पिनरनेट (पॉलिमर) और अन्य अनुप्रयोगों के लिए सूक्ष्म छिद्र बनाने के लिए भी किया जाता है।

एक्स-वाई अक्ष के साथ स्टैंड-अलोन स्मॉल होल ड्रिलिंग ईडीएम मशीनें भी हैं जिन्हें सुपर ड्रिल या होल पॉपर के रूप में भी जाना जाता है जो ब्लाइंड या छेद के माध्यम से मशीन कर सकते हैं। ईडीएम एक लंबे पीतल या तांबे के ट्यूब इलेक्ट्रोड के साथ बोर छेदों को ड्रिल करता है जो चक में घूमता है, एक फ्लशिंग एजेंट और ढांकता हुआ के रूप में इलेक्ट्रोड के माध्यम से बहने वाले आसुत या विआयनीकृत पानी के निरंतर प्रवाह के साथ। इलेक्ट्रोड ट्यूब वायर-कट ईडीएम मशीनों में तार की तरह काम करते हैं, जिसमें स्पार्क गैप और पहनने की दर होती है। कुछ छोटे-छेद वाले ड्रिलिंग ईडीएम 50% से 80% पहनने की दर के औसत से 10 सेकंड से भी कम समय में 100 मिलीमीटर नरम या कठोर स्टील के माध्यम से ड्रिल करने में सक्षम हैं। इस ड्रिलिंग ऑपरेशन में 0.3 मिमी से 6.1 मिमी के छेद प्राप्त किए जा सकते हैं। पीतल के इलेक्ट्रोड मशीन के लिए आसान होते हैं, लेकिन पीतल के कणों के क्षरण के कारण वायर-कट संचालन के लिए अनुशंसित नहीं होते हैं, जिससे पीतल के तार टूट जाते हैं, इसलिए तांबे की सिफारिश की जाती है।

धातु विघटन मशीनिंग

कई निर्माता काम के टुकड़ों से टूटे हुए काटने के उपकरण (मशीनिंग) और बांधनेवाला पदार्थों को हटाने के विशिष्ट उद्देश्य के लिए ईडीएम मशीनों का उत्पादन करते हैं। इस एप्लिकेशन में, प्रक्रिया को धातु विघटन मशीनिंग या एमडीएम कहा जाता है। धातु के विघटन की प्रक्रिया केवल टूटे हुए उपकरण या फास्टनर के केंद्र को हटाती है, छेद को बरकरार रखती है और एक भाग को पुनः प्राप्त करने की अनुमति देती है।

बंद लूप निर्माण

बंद लूप निर्माण सटीकता में सुधार कर सकता है और उपकरण लागत को कम कर सकता है

फायदे और नुकसान

ईडीएम की तुलना अक्सर इलेक्ट्रोकेमिकल मशीनिंग से की जाती है। ईडीएम के लाभों में शामिल हैं:

  • मशीन जटिल आकृतियों की क्षमता जो अन्यथा पारंपरिक काटने के उपकरण के साथ उत्पादन करना मुश्किल होगा।
  • बेहद सख्त सामग्री की मशीनिंग बहुत करीबी सहनशीलता के लिए।
  • बहुत छोटे काम के टुकड़ों को मशीनीकृत किया जा सकता है जहां पारंपरिक काटने के उपकरण अतिरिक्त काटने के उपकरण के दबाव से भाग को नुकसान पहुंचा सकते हैं।
  • टूल और वर्कपीस के बीच कोई सीधा संपर्क नहीं है। इसलिए, नाजुक वर्गों और कमजोर सामग्रियों को ध्यान देने योग्य विरूपण के बिना मशीनीकृत किया जा सकता है।
  • एक अच्छी सतह खत्म प्राप्त की जा सकती है; अनावश्यक परिष्करण पथों द्वारा एक बहुत अच्छी सतह प्राप्त की जा सकती है।
  • बहुत महीन छिद्र प्राप्त किए जा सकते हैं।
  • पतला छेद बनाया जा सकता है।
  • पाइप या कंटेनर आंतरिक आकृति और आंतरिक कोने आर .001 तक नीचे।

ईडीएम के नुकसान में शामिल हैं:

  • विशेषज्ञ मशीनिस्टों को खोजने में कठिनाई।
  • सामग्री हटाने की धीमी दर।
  • दहनशील तेल आधारित डाइलेक्ट्रिक्स के उपयोग से जुड़ा संभावित आग का खतरा।
  • रेम/सिंकर ईडीएम के लिए इलेक्ट्रोड बनाने के लिए उपयोग किया जाने वाला अतिरिक्त समय और लागत।
  • इलेक्ट्रोड पहनने के कारण वर्कपीस पर तेज कोनों का पुनरुत्पादन करना मुश्किल है।
  • विशिष्ट बिजली की खपत बहुत अधिक है।
  • बिजली की खपत अधिक है।
  • ओवरकट बनता है।
  • मशीनिंग के दौरान अत्यधिक उपकरण घिसाव होता है।
  • विद्युत रूप से गैर-प्रवाहकीय सामग्री को केवल प्रक्रिया के विशिष्ट सेट-अप के साथ ही बनाया जा सकता है।[32]


यह भी देखें

संदर्भ

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ग्रन्थसूची

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बाहरी संबंध


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