วัสดุใดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการกัดกร่อนด้วยไฟฟ้า

วัสดุที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการขึ้นรูปด้วยประจุไฟฟ้าแบบมาตรฐาน คือชิ้นงานที่สามารถสร้างเส้นทางการนำไฟฟ้าที่มั่นคงจากจุดเชื่อมต่อกับเครื่องไปยังบริเวณที่กำลังทำการขึ้นรูป เหล็กและเหล็กกล้าสำหรับแม่พิมพ์ที่นำไฟฟ้าได้ โลหะผสมสแตนเลส โลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลัก โลหะผสมไทเทเนียม โลหะผสมอลูมิเนียมและทองแดง คาร์ไบด์ที่ถูกเชื่อมด้วยแรงดันสูง รวมทั้งเกรดวัสดุแบบผงหรือคอมโพสิตบางชนิดที่นำไฟฟ้าได้ ล้วนสามารถนำมาประเมินได้ อย่างไรก็ตาม ชื่อครอบครัวของวัสดุเพียงอย่างเดียวไม่สามารถยืนยันได้ว่าวัสดุนั้นสามารถขึ้นรูปได้จริง หรือให้ความเร็ว ความแม่นยำ ผิวสัมผัส และความเหมาะสมเชิงพาณิชย์ตามที่ต้องการ

หลังจากยืนยันว่าวัสดุนำไฟฟ้าได้แล้ว รูปทรงเรขาคณิตจะเป็นตัวกำหนดกระบวนการที่ใช้ เครื่อง EDM แบบลวด ตัดเส้นทางหรือรูปร่างโดยใช้ขั้วไฟฟ้าลวดที่เคลื่อนที่ Die-Sinking EDM ใช้ขั้วไฟฟ้าที่มีรูปร่างเฉพาะสำหรับสร้างโพรงแบบไม่มีทางออก หรือรูปแบบลบสามมิติ การเจาะ EDM มักใช้ขั้วไฟฟ้าทรงกระบอกที่หมุนได้พร้อมระบบล้างเพื่อเจาะรูขนาดเล็กหรือรูลึก การเลือกเกรดวัสดุ การให้ความร้อนและรักษาอุณหภูมิ (heat treatment) ระดับความแข็ง (temper) สารเคลือบ ตัวยึดเกาะ (binder) พื้นผิวสัมผัส (interfaces) การเข้าถึงลักษณะเฉพาะ (feature access) และข้อกำหนดในการตรวจสอบ จะเป็นตัวกำหนดว่ากระบวนการใดสามารถผ่านการรับรองเพื่อใช้งานจริงได้หรือไม่

กระจกธรรมดา พลาสติก หิน และเซรามิกฉนวนไม่สามารถใช้เป็นชิ้นงานโดยตรงกับกระบวนการ EDM มาตรฐานได้ มีอยู่บ้างสำหรับเซรามิกนำไฟฟ้าพิเศษ วัสดุคอมโพสิต หรือกระบวนการวิจัยที่มีการช่วยเสริม แต่จะต้องไม่นำมาถือว่าเป็นความสามารถทั่วไปของ HarsMarg โดยไม่ได้ตรวจสอบเกรดวัสดุและโครงสร้างเครื่องจักรอย่างละเอียดก่อน

เริ่มต้นด้วยการทดสอบเส้นทางการนำไฟฟ้า

กระบวนการ EDM ขจัดวัสดุผ่านการปล่อยประจุไฟฟ้าที่ควบคุมได้ระหว่างช่องว่างการกลึง วงจรนี้จำเป็นต้องมีการเชื่อมต่อชิ้นงานที่นำไฟฟ้าเพียงพอ และมีเส้นทางนำไฟฟ้าไปยังพื้นที่ที่กำลังกลึง ความแข็งเพียงอย่างเดียวไม่ใช่เกณฑ์การพิจารณา: เหล็กที่ผ่านการชุบแข็งแล้วแต่ยังนำไฟฟ้าได้ดี ก็ยังสามารถใช้กับกระบวนการ EDM ได้ เพราะกระบวนการนี้ไม่พึ่งพาขอบมีดที่รับแรงกลไก

ความสามารถในการนำไฟฟ้าเป็นเพียงเกณฑ์ขั้นแรกเท่านั้น ไม่ใช่ตัวชี้วัดความเร็วในการกลึงหรือคุณภาพผิวโดยรวม วัสดุสองชนิดที่มีความสามารถในการนำไฟฟ้าใกล้เคียงกัน อาจให้ผลตอบสนองที่แตกต่างกันได้ เนื่องจากองค์ประกอบทางเคมี โครงสร้างจุลภาค การอบอุณหภูมิ การนำความร้อน ความหนาของชิ้นส่วน ประเภทของอิเล็กโทรดหรือลวด คุณภาพของสารหล่อลื่นไฟฟ้า (dielectric) การระบายสารหล่อลื่น และเงื่อนไขการทำงานของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่เลือก ด้วยเหตุนี้ คู่มือนี้จึงไม่ใช้ค่าความต้านทานไฟฟ้าเกณฑ์เดียว หรือตารางค่าตั้งค่าเดียวสำหรับทุกรุ่น HarsMarg

ตรวจสอบเส้นทางปัจจุบันที่แท้จริง ไม่ใช่เพียงแค่ใบรับรองวัสดุเท่านั้น ออกไซด์หนา สี คราบสนิม ชั้นชุบ สิ่งสกปรก ชั้นกาว หรือการหยุดชะงักของเฟสที่นำไฟฟ้า อาจส่งผลต่อการเชื่อมต่อระหว่างชิ้นงานหรือบริเวณปล่อยประจุ สำหรับชิ้นงานที่เชื่อมด้วยโลหะผสมหลอมเหลว (brazed) หรือมีการเคลือบ ลามิเนต หรือประกอบจากหลายวัสดุ ให้ระบุวัสดุและพื้นผิวสัมผัสทุกชนิดตามลักษณะที่ตั้งใจจะผลิต

เลือกกระบวนการ EDM ตามรูปทรงของลักษณะที่ต้องการ

วัสดุชนิดเดียวกันอาจเหมาะสมกับกระบวนการทั้งสามแบบ แต่แต่ละลักษณะงานจำเป็นต้องใช้เครื่องจักรที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น วัสดุเหล็กกล้าสำหรับแม่พิมพ์ที่นำไฟฟ้าได้ อาจใช้ Wire EDM สำหรับการตัดรูปทรงภายนอก ใช้ die-sinking EDM สำหรับช่องเว้าแม่พิมพ์แบบไม่ทะลุ และใช้ EDM drilling สำหรับรูขนาดเล็กที่ลึก ความเข้ากันได้ของวัสดุไม่ได้หมายความว่ากระบวนการทั้งสามแบบสามารถใช้แทนกันได้

กลุ่มวัสดุนำไฟฟ้าที่พบบ่อยซึ่งควรพิจารณา

ตารางนี้เป็นแนวทางเบื้องต้นสำหรับการคัดกรองเท่านั้น ไม่ใช่รายการวัสดุที่ผ่านการรับรองแล้วสำหรับทุกรุ่นของ HarsMarg การรับรองขั้นสุดท้ายขึ้นอยู่กับวัสดุ คุณลักษณะ การจัดวางเครื่องจักร เส้นทางกระบวนการ และผลลัพธ์จากการวัดตัวอย่างจริง

ความแข็งของวัสดุไม่ใช่ปัจจัยเดียวที่ใช้ตัดสินใจ

EDM ไม่มีคมตัดแบบดั้งเดิมที่กดผ่านชิ้นงาน ดังนั้นการเพิ่มความแข็งจึงไม่ก่อให้เกิดปัญหาแรงโหลดบนเครื่องมือเชิงกลแบบเดียวกับที่พบในการกัด การกลึง หรือการเจาะ นี่คือเหตุผลหนึ่งที่ทำให้เลือกใช้ EDM กับเหล็กกล้าที่ผ่านการชุบแข็ง คาร์ไบด์ และโลหะผสมที่ยากต่อการแปรรูป

แต่นั่นไม่ได้หมายความว่าความแข็งหรือสภาพของวัสดุจะถูกเพิกเฉย กระบวนการอบร้อนสามารถเปลี่ยนโครงสร้างจุลภาคและแรงดันตกค้าง การปล่อยรูปทรงอาจเปิดเผยการบิดเบี้ยวที่มีอยู่แล้วในชิ้นงานดิบ คุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางความร้อน องค์ประกอบตัวประสาน และสภาพพื้นผิว ล้วนมีอิทธิพลต่อการพัฒนากระบวนการ จึงควรบันทึกเงื่อนไขการผลิตจริง แทนที่จะทดสอบตัวอย่างที่ผ่านการอบนุ่มแล้วสมมุติว่าผลนั้นใช้ได้กับชิ้นงานที่ผ่านการชุบแข็ง

กรณีที่ต้องตรวจสอบเพิ่มเติม

• ชิ้นส่วนที่เคลือบหรือออกซิไดซ์: ระบุวัสดุเคลือบและระยะความหนา รวมทั้งตำแหน่งที่จุดเชื่อมงานสัมผัสกับวัสดุนำไฟฟ้าที่สะอาด
• ชิ้นส่วนที่เชื่อมด้วยโลหะผสมอ่อน ชิ้นส่วนแบบลามิเนต หรือชิ้นส่วนหลายวัสดุ: ทำแผนที่แต่ละพื้นผิวที่ถูกตัดผ่านโดยรอยตัด โพรง หรือรู; ห้ามสมมุติว่าชั้นนำไฟฟ้าเพียงชั้นเดียวสามารถยืนยันเส้นทางทั้งหมดได้
• เกรดวัสดุที่ผ่านกระบวนการเซนเทอร์ และวัสดุคอมโพสิต: ให้ข้อมูลเกี่ยวกับสารยึดเกาะ เฟสที่นำไฟฟ้า ความพรุน และข้อมูลเฉพาะของแต่ละเกรด แม้เกรดที่มีคุณลักษณะใกล้เคียงกันอาจแสดงพฤติกรรมที่ไม่เหมือนกัน
• ส่วนที่มีผนังบางหรือส่วนที่ยืดหยุ่น: รวมแผนการใช้อุปกรณ์ยึดจับ การรองรับ และการปล่อยเศษวัสดุ (slug); การกัดกร่อนแบบไม่สัมผัสไม่สามารถป้องกันปัญหาความเครียดตกค้างหรือการบิดเบี้ยวจากการปล่อยเศษวัสดุได้
• ชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องกับความปลอดภัยอย่างยิ่งหรือชิ้นส่วนที่อยู่ภายใต้การควบคุมตามกฎระเบียบ: กำหนดข้อกำหนดแยกต่างหากสำหรับชั้นวัสดุที่ถูกหลอมใหม่ (recast layer) รอยแตกจุลภาค มลภาวะ ขนาด ความหยาบของผิว และการติดตามแหล่งที่มา ความเป็นไปได้ของการใช้ EDM ไม่ได้หมายความว่ากระบวนการนั้นได้รับการรับรองแล้วสำหรับงานด้านการบินและอวกาศ การแพทย์ หรือสาขาอื่น ๆ
• วัสดุที่เป็นอันตรายหรือวัสดุที่มีปฏิกิริยา: ทบทวนข้อมูลความปลอดภัยปัจจุบัน ความเข้ากันได้ของฉนวนไฟฟ้า/ของเหลว การระบายอากาศ การควบคุมของเสียและพื้นที่ก่อนเริ่มงานตัวอย่างใดๆ

การตรวจสอบการเลือกวัสดุ EDM แบบหกขั้นตอน

1. ระบุชื่อวัสดุให้ตรงกับความเป็นจริง บันทึกข้อมูลจำเพาะ เกรด สภาพผู้จัดจำหน่าย การอบร้อนหรือการปรับสภาพ ความแข็ง (ถ้าเกี่ยวข้อง) ชั้นเคลือบ และโครงสร้างแบบผสม/ยึดติด
2. ยืนยันว่ามีวงจรนำไฟฟ้า ตรวจสอบให้แน่ใจว่าการเชื่อมต่อชิ้นงานและบริเวณปล่อยประจุทั้งหมดตามที่ตั้งใจไว้มีความสามารถในการนำไฟฟ้าเพียงพอสำหรับเครื่องจักร/กระบวนการที่เลือก
3. จัดประเภทของลักษณะชิ้นงาน เลือกแบบตัดด้วยลวด แบบขึ้นรูปโพรงด้วยอิเล็กโทรดทรงเฉพาะ หรือแบบเจาะรูด้วยอิเล็กโทรดทรงท่อกลวง — ห้ามเลือกเพียงจากชื่อวัสดุเท่านั้น
4. ตรวจสอบการเข้าถึงทางกายภาพและความสามารถในการรองรับ เปรียบเทียบขนาดโดยรวม น้ำหนัก ความหนาของส่วนตัด ความลึก เส้นทางเข้าหรือรูเริ่มต้น การเคลื่อนที่ พื้นที่ภายในถัง/พื้นที่ทำงาน ตัวยึดจับ และการเข้าถึงเพื่อการล้างของเหลวกับโมเดลที่เลือก
5. กำหนดเกณฑ์การยอมรับที่วัดค่าได้ ระบุมิติ จุดอ้างอิง ความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ ความลาดเอียง/รูปร่าง ข้อกำหนดสำหรับมุมหรือรู ความหยาบของผิว และข้อจำกัดใดๆ ที่เกี่ยวข้องกับคุณภาพผิวหรือกระบวนการที่ถูกควบคุมตามระเบียบ
6. ตรวจสอบตัวอย่างที่เป็นตัวแทน ใช้วัสดุเกรดจริงและเรขาคณิต/สภาวะที่เกี่ยวข้องกับการผลิต พร้อมบันทึกข้อมูลให้สามารถย้อนกลับได้เกี่ยวกับเครื่องจักร ขั้วไฟฟ้าหรือลวด สารหล่อลื่น/ระบบล้าง กลยุทธ์โปรแกรม/รอบการตัด และผลการตรวจสอบ

หลังจากเลือกใช้ Wire EDM แล้ว ให้ใช้คู่มือแยกต่างหาก คู่มือการทดลองวัสดุและการตั้งค่า Wire EDM เพื่อวางแผนชิ้นตัวอย่างที่เป็นตัวแทนและดำเนินการตรวจสอบอย่างมีการควบคุม ปัจจุบันครอบครัวผลิตภัณฑ์ของ HarsMarg แบบตัดครั้งเดียว และ ตัดหลายครั้ง ใช้ลวดโมลิบดีนัมแบบแกว่งกลับไปมา ดังนั้นคำแนะนำที่เขียนสำหรับระบบลวดทองเหลืองแบบใช้ครั้งเดียวจึงไม่ควรคัดลอกมาใช้โดยไม่ผ่านการทบทวนเฉพาะเจาะจงสำหรับเครื่องจักรนั้นๆ

สำหรับคำอธิบายกระบวนการปล่อยประจุในภาษาที่เข้าใจง่าย ก่อนเปรียบเทียบอุปกรณ์ โปรดดูที่ หลักการทำงานของ Electric Discharge Machining .

สิ่งที่ควรส่งเพื่อการทบทวนวัสดุและกระบวนการ EDM

เพื่อพิจารณาความเหมาะสมของวัสดุและตระกูลเครื่องจักรที่ถูกต้อง โปรดส่งสิ่งต่อไปนี้ผ่านทาง แบบฟอร์มสอบถาม HarsMarg :

• ข้อกำหนดด้านวัสดุ เกรดที่แน่นอน ใบรับรองจากผู้จัดจำหน่าย หรือองค์ประกอบทางเคมี (หากมี);
• การรักษาความร้อน การอบอ่อน ความแข็ง สารเคลือบ สารยึดเหนี่ยว หรือโครงสร้างแบบคอมโพสิต/ชั้น;
• แบบแปลน 2 มิติ/3 มิติ พร้อมขนาดโดยรวม น้ำหนัก จุดอ้างอิง (datum) และลักษณะเฉพาะที่ต้องการขึ้นรูปอย่างแม่นยำ;
• สำหรับ Wire EDM: ความหนา เส้นทางขอบเปิด/รูเริ่มต้น มุมเอียง รัศมีโค้งภายในต่ำสุด และแผนการจัดการชิ้นส่วนที่ตัดออก (slug) หรือการรองรับ;
• สำหรับ die-sinking EDM: ขนาดและความลึกของโพรง มุมและซี่โครง (ribs) รวมทั้งข้อมูลเกี่ยวกับอิเล็กโทรด (electrode) หากออกแบบไว้แล้ว;
• สำหรับ EDM drilling: เส้นผ่านศูนย์กลางรู ความลึก มุม ลักษณะรูแบบไม่ทะลุ (blind) หรือทะลุทั้งสองด้าน (through) รวมทั้งข้อกำหนดสำหรับพื้นที่เข้าและออก;
• ค่าความคลาดเคลื่อนเป้าหมาย ความคลาดเคลื่อนรูปร่าง/ตำแหน่ง ความหยาบผิว (roughness) และข้อจำกัดด้านความสมบูรณ์ของผิว (surface integrity) หรือข้อจำกัดจากกระบวนการที่ควบคุมตามกฎระเบียบ;
• ปริมาณการผลิตที่ต้องการ แผนการตรวจสอบ/ตัวอย่างที่ต้องการ และวัสดุตัวอย่างที่มีอยู่;
• ประเทศปลายทาง แหล่งจ่ายไฟฟ้า และข้อกำหนดใด ๆ เกี่ยวกับการโหลด การทำอัตโนมัติ หรือการตรวจสอบ

คำถามที่พบบ่อย

วัสดุจะต้องนำไฟฟ้าหรือไม่จึงจะสามารถใช้กับกระบวนการ EDM ได้

ใช่ สำหรับกระบวนการ EDM มาตรฐาน ชิ้นงานต้องสามารถรองรับการปล่อยประจุไฟฟ้าอย่างควบคุมได้ผ่านวงจรที่เหมาะสมไปยังบริเวณที่ทำการขึ้นรูป ห้ามสรุปความเหมาะสมเพียงจากลักษณะภายนอก ความแข็ง หรือการเคลือบผิวที่นำไฟฟ้าเท่านั้น

การนำไฟฟ้าที่สูงขึ้นเสมอไปหมายถึงความเร็วในการทำ EDM สูงขึ้นหรือไม่

ไม่ใช่ การนำไฟฟ้าช่วยกำหนดว่ากระบวนการปล่อยประจุสามารถดำเนินการได้หรือไม่ แต่ไม่สามารถทำนายโดยลำพังได้ว่าอัตราการตัด พฤติกรรมของอิเล็กโทรดหรือลวด พื้นผิวหลังการขึ้นรูป หรือผลลัพธ์ด้านมิติจะเป็นอย่างไร จำเป็นต้องพิจารณาองค์ประกอบทั้งหมดร่วมกัน ได้แก่ ชนิดวัสดุที่แน่นอน รูปทรงเรขาคณิต เครื่องจักร อิเล็กโทรดหรือลวด สารหล่อลื่น/ระบบล้าง และเงื่อนไขกระบวนการที่ได้รับการรับรอง

เหล็กกล้าที่ผ่านการอบอ่อนแล้วสามารถขึ้นรูปด้วยวิธีอื่นได้หรือไม่หลังการให้ความร้อน

เหล็กกล้าที่ผ่านการอบอ่อนและนำไฟฟ้าได้สามารถนำมาใช้กับกระบวนการ EDM ได้ ควรใช้วัสดุเกรดที่ใช้จริงในการผลิตพร้อมสภาวะการอบอ่อนที่แท้จริงในการตรวจสอบความเหมาะสม และตรวจสอบให้สอดคล้องกับข้อกำหนดในแบบแปลน รวมทั้งข้อจำกัดที่ระบุไว้เกี่ยวกับการบิดเบี้ยว ชั้นวัสดุที่ถูกหลอมใหม่ (recast layer) หรือคุณภาพพื้นผิว

วัสดุชนิดเดียวกันสามารถใช้กับกระบวนการ Wire EDM, die-sinking EDM และ EDM drilling ได้หรือไม่

เป็นไปได้ในทางทฤษฎี ใช่ วัสดุนั้นอาจผ่านเกณฑ์การนำไฟฟ้าสำหรับกระบวนการทั้งสามแบบ แต่รูปทรงของชิ้นงานจะเป็นตัวกำหนดว่าควรเลือกกระบวนการใด เช่น รูปทรงที่ตัดทะลุทั้งชิ้นเหมาะกับ Wire EDM โพรงแบบไม่ทะลุเหมาะกับ die-sinking EDM และรูขนาดเล็กหรือลึกมากเหมาะกับ EDM drilling อย่างไรก็ตาม แต่ละกระบวนการยังจำเป็นต้องตรวจสอบว่าเครื่องจักรรองรับข้อกำหนดด้านความจุ และต้องมีการทดสอบตัวอย่างยืนยันผลก่อนใช้งานจริง

กระบวนการ EDM มาตรฐานสามารถตัดกระจก พลาสติก หรือเซรามิกฉนวนได้โดยตรงหรือไม่

ไม่ได้ วัสดุเหล่านี้ไม่มีคุณสมบัตินำไฟฟ้าเพียงพอสำหรับสร้างวงจรระหว่างชิ้นงานกับอิเล็กโทรดตามหลักการทำงานของ EDM มาตรฐาน กระบวนการพิเศษที่ต้องอาศัยการช่วยเสริมไม่สามารถถือว่าพร้อมใช้งานบนอุปกรณ์ของ HarsMarg โดยอัตโนมัติ ดังนั้นควรเลือกวิธีการตัดอื่น หรือขอให้ดำเนินการทบทวนเชิงเทคนิคอย่างเป็นทางการและจัดทำเอกสารประกอบ

การทดลองที่ประสบความสำเร็จ หมายความว่าชิ้นส่วนการผลิตที่อยู่ภายใต้กฎระเบียบสามารถเข้าสู่สายการผลิตได้หรือไม่

ไม่เป็นไปโดยอัตโนมัติ การทดลองสามารถยืนยันความเป็นไปได้ภายใต้เงื่อนไขที่บันทึกไว้ แต่การรับรองสำหรับการผลิตอาจต้องใช้หลักฐานเกี่ยวกับความสามารถในการทำซ้ำ การตรวจสอบที่ผ่านการสอบเทียบแล้ว การทดสอบความสมบูรณ์ของพื้นผิว การทำความสะอาด ความสามารถในการติดตามย้อนกลับ และการยอมรับจากลูกค้าหรือหน่วยงานกำกับดูแล