Naarmate de zaken in de moderne wereld kleiner worden, worden ook onderdelen steeds kleiner. In dit artikel wordt de elektrische ontladingsbewerking besproken tussen de verschillende bewerkingsmethoden die worden gebruikt om deze te vervaardigen, inclusief de voordelen en beperkingen ervan en hoe deze kunnen worden overwonnen.
In de moderne wereld waarin we leven, worden veel objecten kleiner dan in het verleden. Smartphones, laptops en tablet-pc's zijn enkele van de meest voorkomende voorbeelden. Deze verkleining van de objecten zelf betekent dat de componenten waaruit ze bestaan ook kleiner worden. Maar hoe worden deze kleine onderdelen gemaakt?
Het productieproces varieert afhankelijk van het onderdeel, maar het meest basale proces is waarschijnlijk het in de gewenste vorm snijden. Naarmate de technologie echter geavanceerder is geworden, zijn sneden op micrometer- en nanometerschaal noodzakelijk geworden, en directe contactbewerking, die in het verleden in de praktijk is gebracht, heeft veel beperkingen. Omdat ze zo klein zijn, breken ze vaak bij de minste kracht, en ze zijn vaak kleiner dan het gereedschap waarmee ze worden gesneden.
Daarom zijn er verschillende bewerkingsmethoden ontwikkeld onder de naam 'micromachining', waarvan we de 'elektrische ontladingsbewerking' zullen toelichten. Bewerking met elektrische ontlading heeft veel voordelen ten opzichte van andere bewerkingsmethoden, zoals hoge geometrische precisie en hoge bewerkingssnelheden. Laten we daarom de bewerking van elektrische ontladingen eens nader bekijken.
Elektrische ontladingsbewerking, ook wel vonkbewerking genoemd, is een bewerkingsmethode met vonken, die worden gegenereerd wanneer de positieve en negatieve polen van elektriciteit botsen. De warmte-energie van de vonk smelt of verdampt het te bewerken materiaal, verwijdert het en geeft het de gewenste vorm. Vergeleken met andere verwerkingsmethoden, zoals laserstraalverwerking en chemisch etsen, heeft de verwerking van elektrische ontladingen verschillende kenmerken. Ten eerste kan het zelfs zeer harde materialen gemakkelijk verwerken met de hoge energie van elektrische ontlading.
Op het moment dat er een elektrische ontlading optreedt, wordt er een enorme hoeveelheid energie gegenereerd, die veel korter is dan bij andere bewerkingsmethoden. Het is dus een zeer grote hoeveelheid energie die onmiddellijk wordt gegenereerd. Omdat machinale bewerking met elektrische ontlading een contactloze bewerkingsmethode is, hoeft het gereedschap geen mechanische spanning op het materiaal uit te oefenen. Laten we begrijpen hoe het werkt met een eenvoudig voorbeeld. Je hebt een bewerkingsgereedschap in de vorm van een lange, dunne cilinder. Uiteraard wordt het bekrachtigd omdat het een geleider van elektriciteit moet zijn om een vonk te genereren. Wanneer u dicht bij het materiaal komt dat u bewerkt, ontstaat er een vonk tussen het gereedschap en het materiaal, en omdat het gereedschap cilindrisch is, ontstaat er een rond gat in het materiaal. Hieruit blijkt dat de vorm van het gereedschap mede bepalend is voor het model dat wordt bewerkt. Daarom kan elektrische ontladingsbewerking complexe vormen nauwkeurig bewerken.
Het machinaal bewerken van elektrische ontladingen heeft echter zijn beperkingen. Dit is gereedschapsslijtage. Gereedschapsslijtage treedt op omdat het ontladingscircuit het gereedschap negatief maakt en het materiaal positief, en de positieve ionen die worden gevormd wanneer de elektronen die door de kathode worden uitgezonden in botsing komen met het materiaal, in botsing komen met het gereedschap. Deze botsing zorgt ervoor dat het gereedschap enigszins verslijt, en deze gereedschapslijtage zorgt ervoor dat de vorm en de hoeveelheid snede enigszins veranderen.
Bovendien zorgt het beperkte aantal vonken per tijdseenheid ervoor dat het oppervlak hobbelig wordt; hoe meer vonken, hoe gladder het oppervlak, maar het beperkte aantal vonken verhindert dat het oppervlak glad is. Er zijn verschillende benaderingen gevolgd om deze beperking aan te pakken. Eén benadering is het mengen van metaalpoeders in de isolatievloeistof. Bij het bewerken met elektrische ontlading bevindt zich een isolatievloeistof tussen het gereedschap en het materiaal die de hitte koel houdt en de vorming van vonken voorkomt. Wanneer metaalpoeder in deze isolatievloeistof wordt gemengd, vloeit er stroom door het poeder, dat aanvankelijk niet-stromend was, en wordt het poeder zelf gepolariseerd, positief of negatief. Het gepolariseerde poeder zal vonken, zelfs als de opening tussen het gereedschap en het materiaal iets groter is, en het aantal vonken zal toenemen omdat het de stroom goed helpt vloeien. Daarom helpt het mengen van metaalpoeder in de isolatievloeistof het oppervlak van het materiaal soepel te bewerken, en wordt de energie verdeeld door meerdere vonken te genereren, waardoor slijtage van het gereedschap wordt verminderd.
Ondanks deze technische beperkingen wordt elektrische ontladingsbewerking erkend vanwege zijn potentieel in een breed scala aan toepassingen. Het wordt met name steeds vaker gebruikt in sectoren die hoge precisie vereisen, zoals medische apparatuur, elektronica en de lucht- en ruimtevaartindustrie. Dit zijn gebieden waar de voordelen van elektrische ontladingsbewerking worden gemaximaliseerd, waar nauwkeurige bewerking van kleine onderdelen essentieel is. Microscopische onderdelen in medische apparaten kunnen bijvoorbeeld met hoge precisie worden gemaakt met behulp van elektrische ontladingsbewerking, waardoor tegelijkertijd de patiëntveiligheid en de efficiëntie van het apparaat worden vergroot.
Bovendien evolueert het onderzoek naar machinale bewerking door elektrische ontlading voortdurend en blijven er nieuwe technologieën en methodologieën opduiken. Machining met elektrische ontlading in combinatie met nanotechnologie heeft bijvoorbeeld onlangs aan populariteit gewonnen. Deze technologie, die precisiebewerking op nanometerschaal mogelijk maakt, overwint bestaande beperkingen en maakt de weg vrij voor nauwkeurigere en complexere onderdelen. Het machinaal bewerken van elektrische ontladingen is meer dan slechts een productieproces en wordt een belangrijke pijler van de technologische vooruitgang.
Omdat steeds meer dingen kleiner en kleiner worden, hebben we een van de manieren bekeken om ze te maken: elektrische ontladingsbewerking. Zoals we hebben gezien heeft het bewerken van elektrische ontladingen zijn voordelen en beperkingen. Er zijn echter oplossingen om dit te compenseren, en er wordt nog steeds veel onderzoek gedaan, waardoor we elektrische ontladingsbewerkingen steeds effectiever kunnen gebruiken in een grote verscheidenheid aan toepassingen. Hoewel het moeilijk kan zijn om een constante interesse in het machinaal bewerken van elektrische ontladingen te behouden, is het de moeite waard om er af en toe over na te denken terwijl we naar de steeds kleinere objecten om ons heen kijken.
