ماشینکاری تخلیه الکتریکی با سیم (وایرکات) یکی از مهمترین روشهای ماشینکاری غیر سنتی است که برای موادی که ماشینکاری آنها سخت است و یا منحنی های پیچیده دارند به کار برده میشود با یک حادثه به دلیل تأثیر پارامترهای مختلف بر آن دارای طبیعت پیچیده ای است پارامتر هایی مانند ولتاژ مدار باز ، ولتاژ گپ، زمان روشنی و خاموشی، پالس، سرعت پیشروی، فشار دی الکتریک و … در این پروسه موثرند. از آنجا که رسیدن به کیفیت سطح و سرعت ماشینکاری بالا- که از مطلوبیت های صنعت است نیازمند شناخت و انتخاب صحیح پارامترهای فوق است بنابراین در ادامه به شرح پروسه و تاثیر هر یک می‌پردازیم.
کلید واژه: وایرکات -پارامترها -دی الکتریک
1- مقدمه
امروزه(Wire cut) با پیشرفت سریع که داشته روشی پیشگام در برش فلزات است به خصوص در ساخت قطعات پیچیده که نیازمند صحت و دقت بالایی هستند.
وایر کات به دلیل کاربردهای فراوانی که در صنایع مختلف هوافضا، خودرو به خصوص در حال حاضر در کار بر روی مواد نیمه رسانا و کامپوزیت ها دارد، می توان گفت در بسیاری از موارد بهترین گزینه و در پاره‌ای از موارد ا گزینه‌ای است که می‌توان به آن عمل کرد.( به خصوص در ماشینکاری مواد رسانا با استحکام و مقاومت حرارتی بالا که شکل های پیچیده در خود دارند.)
2- وایرکات
فرم ویژه‌ای از ماشینکاری به وسیله تخلیه الکتریکی است است با این تفاوت که در این ماشین، سیمی با حرکت مداوم و پیوسته به عنوان الکترود نقش برداشت مواد را در نتیجه ایجاد جرقه بر روی مواد انجام می‌دهد. در این ماشین الکترود سیمی از وسط قطعه کار عبور داده شده و با کنترل آن به وسیله CNC وسیله برش آن تغییر می کند شکل یک به کمک Wedm می توان پرش بسیار مشکل و پیچیده سه بعدی را انجام داد.
در هر ماشین وایر کات چهار قسمت اصلی وجود دارد که عبارتند از:
سیستم تامین کننده توان(ژنراتور)
سیستم کنترل ابزار و فاصله دو الکترود
سیستم دی الکتریک تصفیه و چهار
سیستم حرکت سیم
اجزای مکانیکی ماشین
سیم های مصرفی در وایرکات از ضخامت ۱۵ تا ۳۰۰ میکرون می باشد. ماده اولیه استفاده شده در سیم وایرکات مس بوده، که هدایت بالا و بسیار مناسبی دارد. اما نداشتن استحکام کششی مناسب باعث شده، تا حدی جایگاه خود را به آلیاژ برنج که استحکام بالاتری دارد بدهد. از این رو برنج برمس ترجیح دارد. معمولاً در ماشین های تجاری از سیمهای برنجی با قطر ۲۵۰ میکرون استفاده می شود. سیم های با قطر کم در کارهای حساس و پر هزینه استفاده می شود، چون علاوه بر داشتن استحکام کششی باید سرعت تغذیه مناسبی برای ایشان در نظر گرفته شود که فرسایش بالای آنها باعث گسیختگی سیم نشود.
سیال دی الکتریک در وای کات نقش عایق کردن گپ ( فاصله سیم با قطعه کار) و سپس به وجود آمدن کانال جرقه در ناحیه کوچک در نتیجه ایجاد بار برداری است. دی الکتریک هایی که در صنعت استفاده میشوند عبارتند از: نفت سفید، روغن ترانس، آب دیونیزه، که آب خالص و یون زدایی شده می‌باشد پرکاربردترین دی الکتریک است با توجه به اینکه در ماشین وایرکات از آب دیونیزه به عنوان دی الکتریک استفاده می شود خطر آتش سوزی وجود ندارد.
3- تئوری برداشت مواد است قطعه کار در وایرکات
ببرداشت مواد در ماشینکاری تخلیه الکتریکی با سیستم مبتنی بر اثر فرسایشی جرقه های الکتریکی بوده و بنابراین تئوری‌های مختلفی نیز در این باب به منظور توضیح عمل فرسایش توسط جرقه آورده شده که عبارتند از:
تئوری الکترونیکی
تئوری ترموالکترو مکانیکی
تئوری ترمو- الکتریک
مستند ترین و تایید شده ترین مدل، تئوری ترمولو- الکتریک است. در این تئوری هم الکتریسیته و هم حرارت در باربرداری نقش دارند.
این تئوری با توجه به دمای بالای ایجاد شده در دانسیته بالای انرژی و با توجه به اثرات حرارتی ایجاد شده بر روی سطح، حرارت ایجاد شده در اثر جرقه های الکتریکی که سبب ذوب و تبخیر بر روی سطح قطعه کار میشود را دلیل اصلی باد برداری از سطح قطعه کار می داند.
4- پارامتر های پروسه ماشینکاری وایرکات
وایرکات، داراای طبیعت بسیار پیچیده بوده و بنابراین کنترل و شناخت پارامترهای مختلفی که بر روی کیفیت محصول نهایی و سرعت کار موثرند بسیار الزامی به نظر می‌رسد. که در ذیل به بررسی هر یک از پارامترها می‌پردازیم.
1- یک توان موثر پالس
با افزایش توان سطح جرقه ها داغ تر بوده و زمان بقای آن بیشتر و بنابراین جرقه هایی با طول بیشتر و توان های بالاتر قادرند، باربرداری را به طور موثر تر و با سرعت بیشتر انجام دهند. ولی دماهای بالای آنها می‌تواند سبب گسیختگی سیم شود. همچنین با افزایش توان و قدرت جرقه ها از صافی سطح به میزان زیادی می کاهد. بنابراین برای پرداخت کاری توان های پایین و برای برش های خشن توان های بالا پیشنهاد می شود.
2-پالس خاموشی
مدت زمان بین یک تخلیه و تخلیه بعدی را از زمان خاموشی پالس می نامند. در این فاصله هیچ باربرداری صورت نمی‌گیرد بنابراین در این زمان به وسیله فلشینگ مناسب دی الکتریک، تمیزکاری از آوار ها و مواد جمع شده انجام میشود. هدف دیگر از قرار گرفتن مناسب این زمان خنک سازی مناسب گپ و الکترود ها است است.
3- ولتاژ مدار بازپالس
ولتاژ مدار باز نمایان کننده اختلاف پتانسیل در هنگام یونیزاسیون گپ است. با افزایش آن تخلیه های با توان بالاتر موجب شده و در نتیجه سرعت باربرداری افزایش می‌یابد و در عوض با توجه به افزایش شدت انرژی الکتریکی امکان گسیختگی سیم بسیار افزایش یافته و صافی سطح نیز کاهش می یابد
4- ولتاژ سرو (ولتاژ گپ)
اختلاف تئوری در ولتاژ مابین سیم و قطعه کار حین فرآیند بار برداری از سطح قطعه کار را ولتاژ چپ می گویند این گونه نیز می‌توان بیان کرد که ولتاژ سر فاصله بین دو الکترود را تعیین می کند
در سطح پایین سر ولتاژ فاصله مابین سیم و قطعه کار کاهش یافته و سرعت برش کم میشود اما به علت عدم تمیزکاری گپ با وارد شدن زیاد آن امکان وجود آمدن اتصال کوتاه بسیار افزوده خواهد شد که این به نوبه خود می‌تواند باعث گسیختگی در سیم وایرکات شود.
5- فشار دی الکتریک (فلاشینگ)
که اشاره افزایش دی الکتریک در گپ ما بین سیم و قطعه کار دارد با افزایش آن آوارها و مواد زائد موجود در گپ از آن خارج میشود که اگر این فلاشینگ خوب انجام نشود، موجب اتصال کوتاه و گسیختگی سیم میشود .در برش های با سرعت بالا تنظیم صحیح نازل می توان علاوه بر خروج مناسب آوارها از منطقه کار کن کاری را نیز به طور صحیح انجام داد.
به دلیل اثر نیروهایی که در حین فرآیند به سیم وارد می شود سیم باید بین فک بالا و پایین تحت نیروی کشیده شود تا از هرگونه انحراف و ارتعاش تا حد ممکن جلوگیری به عمل آید انتخاب صحیح این پارامتر در کاهش ارتعاش و انحراف سی موثر است افزایش بیش از اندازه آن با توجه به فرسایش ایجاد شده در طی فرآیند باعث گسیختگی درسیم می شود.
6- سرعت تغذیه سیم
سرعت تغذیه سیم، سرعتی است که سیم از میان گاید ها حرکت می کند. در ماشین وایرکات به علت نازک بودن سیم و فرسایش زیاد آن در طول فرآیند وار برداری به منظور جلوگیری از گسیختگی سیم بر اثر فرسایش احتیاج به جایگزینی مداوم سیم کار شده با سیم جدید است در جاهایی که سرعت های بالای ماشین کاری با قطعات و ضخامت بالا تر مد نظر است سرعت تغذیه سیم بالاتر پیشنهاد می شود.