NC tel kesme yöntemiyle alüminyum parçalarda karşılaşılan yaygın sorunlar ve çözüm yöntemleri

Alüminyum parçaların NC işlenmesi sırasında, ciddi aşınma, kısa devre, tel kopması, iz bozulması ve iş parçasının deformasyonu gibi sorunlar sıklıkla ortaya çıkar ve bazı ürünler doğrudan atılır. Yazar, uzun yıllara dayanan deneyimine dayanarak, işleme pratiğindeki temel teknik sorunları özetlemektedir.
İlk olarak, alüminyum parçaları keserken telin kolayca kopması sorunu ortaya çıkıyor.
Tek telli alüminyum kesim parçasının kolay kırılmasının sebebi
Alüminyum tel kesimi, malzemenin yumuşak olması, talaşların uzaklaştırılmasının zor olması ve alüminyumun yüksek sıcaklıkta çok kolay bir şekilde sert bir film oluşturması nedeniyle sorunludur. Bu durum, çok sayıda alümina veya alüminyum hurdasının molibden tele yapışmasına ve molibden telin besleme bloğu parçalarıyla temas etmesiyle kısa sürede oluk oluşmasına neden olur. Yumuşak alüminyum ve sert aşındırıcının bir araya gelmesiyle oluşan bu oluk, telin içeri girmesiyle ezilerek telin kopmasına yol açar.
2 çözüm
Tel çerçevesi besleme bloğu konum ayarlamaları altında, besleme bloğunda sıkışma sorunu yaşayan molibden tel, besleme oluğu bloğu aşınmasının neden olduğu düşük verimliliği, işleme yüzeyinde çoklu kesimlerin neden olduğu malzeme kalitesindeki düşüşü ve kırık tel israfını önlemek için kontrol edilir.
Malzeme kalınlığı 40 mm'yi aştığında, genellikle 3-4 saatlik işlemden sonra besleme bloğu hafifçe bir açıyla döndürülür (Şekil 1b'de gösterildiği gibi). İlk döndürme yönü Şekil 1a'da gösterildiği gibidir, 8 saatlik işlemden sonra ise Şekil 1b'de gösterilen yönde döndürülür. Böylece, her 8 saatlik işlemden sonra besleme bloğunun pozisyonu ayarlanarak telin kopma olasılığı azaltılır. Pratikte, bu yöntemle işlem maliyetinin büyük ölçüde azaldığı ve ekonomik faydanın arttığı görülmektedir. Besleme bloğu ve elektrot telinin voltajının genellikle 0,5-1 mm arasında olduğunu unutmayın. Bir yüzeyin üç noktasında oluk açıldığında, besleme bloğu 90 derece döndürülür ve bu şekilde dört tarafta da oluk açılana kadar devam edilir. Daha sonra, yan pedin örnekleme çizgisine yakın bir yere 1-2 mm'lik bir conta yerleştirilerek besleme bloğunun pozisyonu sola doğru ayarlanabilir; bu, yeni bir besleme bloğuna eşdeğerdir ve üretim maliyetinden tasarruf sağlar.
Örneğin: her bir alüminyum parçanın kalınlığı 2 mm, toplamda 8 parça aynı anda işleniyor, yaklaşık 8 saat boyunca besleme bloğunun temas yüzeyi ayarlanıyor, günde 8 saat işleme yapılıyor ve altı günde tel kopuyor. Daha sonra mikrometre ile molibden tel çapı sadece 0,125 mm (orijinal molibden tel çapı 0,18 mm) olarak ayarlanıyor. Besleme bloğunun konumu büyük ölçüde ayarlanarak tel kopması sorunu önleniyor.

Elbette, iş parçası boyut hassasiyeti gereksinimlerinin nispeten yüksek olduğu durumlarda, molibden telinin çapının ölçülmesi ve boyut hassasiyeti gereksinimlerinin sağlanması için telafi miktarının zamanında ayarlanması gerektiği unutulmamalıdır.

İkincisi, iş parçasının deformasyonu.
İş parçasının deformasyonunun 1 nedeni
İş parçası imalatı, işleme, ısıl işlem, düzensiz ısıtma, iç kuvvet ve deformasyon gibi içsel olarak oluşan artık gerilmelerin rolü nedeniyle, dış etkiler olmadan belirli bir süre boyunca gerilme dağılımı nispeten dengelidir. Ancak WEDM işleminde, iş parçası malzemesinin çok sayıda kesilmesi ve ufalanması nedeniyle gerilme dağılımı da değişebilir ve zamanla kademeli olarak dengeye doğru eğilim göstererek iş parçasının deformasyonuna neden olabilir. Bu deformasyon fenomeni alüminyum alaşımlı parçalar için daha belirgindir.
2 çözüm
(1) İlk ısıl işlemde gerilimli parçaların kesme işlemi, iç gerilimi ortadan kaldırmak ve böylece parçaların boyutunun stabilize edilmesi için büyük gerilim deformasyonunun oluşmasını önlemek amacıyla yapılır. Elbette, farklı malzemeler için işleme yöntemleri aynı değildir.
(2) Dış kontur işleme yönteminde, genellikle tel deliği üzerinden kesim yapılamaz; bu yöntemde, Şekil 2a'da gösterildiği gibi, malzeme serbest bırakıldıktan sonra gerilme deformasyonu nedeniyle bu yöntem çok kolay kırılır ve işleme hassasiyetini düşürür. Üretimdeki deformasyonu önlemek ve azaltmak için, Şekil 2B'de gösterildiği gibi, kaba hatların kapalı kalmasını sağlayacak şekilde tel deliği üzerinden kesim işleme yöntemi kullanılabilir; bu da işleme sürecindeki gerilme ve deformasyonu en aza indirebilir.
(a) dış kesim (b) tel deliği işleme yoluyla
(3) Parçaların işleme hassasiyeti için iki kesme yönteminin kullanılması en iyisidir.
Şekil 3'te gösterilen işlemde olduğu gibi, bir ucunda 8 mm çapında V şeklinde bir demir kelepçe bulunan ve diğer ucu asılmış bir mermi kuyruğu oluşturulmuştur. Normal işlemden sonra mikrometre ölçümü yapıldığında, V şeklindeki demirin yakın kısmının işleme boyutu 2,00 mm, diğer ucunun işleme boyutu ise sadece 1,86 mm'dir. Bu, iş parçası malzemesinin kesilmesiyle iş parçasının deformasyonunun gerilim dağılımının değişmesine neden olan çevrimiçi bir kesme işlemidir.
İyileştirme yönteminde, ilk ara işleme kalınlığı 2 mm'den 2,4 mm'ye çıkarılmış ve ilk kesim tarafında 0,2 mm'lik bir pay bırakılmıştır (kaba işleme sırasında 0,18 mm çapında molibden tel kullanıldığında). İlk kesimden sonra, orijinal kesim parçaları iç gerilim dengesiyle tahrip edilerek yeni bir dengeye ulaşılır, ardından ikinci kez son işlem yapılır ve 1,99 mm'lik boyut ölçülerek istenen boyut test edilir.
Üçüncüsü, alüminyum parçaların kesilmesi kolay kısa devre ve kesim izi bozulma problemine yol açar.
1. Sorunun nedenlerinin analizi
Günlük işlemede, EDM aşındırma koşullarının kısıtlamaları, iş parçası kalınlığının belirli bir sınıra ulaşması, iş parçasına yeterli soğutma sıvısının girmemesi, elektrik aşındırma ürünlerinin normalde ortadan kaldırılamaması, işlemin istikrarsız olması ve akım kesilene kadar kısa devre oluşması gibi nedenlerle, kalın iş parçalarının kesilmesi zordur. Alüminyum kesim işleminde bu olayın meydana gelme olasılığı daha yüksektir.
Genellikle montaj hattından çıkan kesme takımlarında kısa devre koruma fonksiyonu bulunur; kısa devre olduğunda, takım yatağı hemen hareket etmeyi durdurur ve işleme devam etmek için yerinde hareketsiz kalır. Ancak, alüminyum işlenmesinde, alüminyum yumuşak ve hafif olduğundan, talaş zor oluştuğu için, bazen kısa devre deşarj noktası işleme bölgesinden besleme bloğuna aktarılır ve blok ile molibden tel arasında kıvılcım deşarjı meydana gelir. İş parçası ve tel elektrot arasında kısa devre olsa da, makinenin deşarj durumu normaldir, bu nedenle makine, iş parçası ve molibden tel arasında kısa devre nedeniyle kısa devre koruması sağlamaz; bu makine yine de normal prosedürlere göre kesime devam eder. İş parçası deşarjı, molibden telin alüminyum iş parçasındaki yumuşak çekme oluğunda normal şekil ve boyutta işlemeyi engelleyemez, bu da kesme izinde bozulmaya ve iş parçasının hurdaya çıkmasına neden olur. Şekil 4'te gösterilen işleme dişlisinin ilk iki bölümünde kesme izi bozulması ve iş parçasının hurdaya çıkması görülmektedir.
Çözmenin 2 yolu
(1) Birincisi, farklı kalınlıklara göre farklı tel kesme parametrelerini ayarlayarak işlem parametrelerini optimize etmektir. Birçok deney sonucunda, Alüminyum Alaşımlı malzemelerin işlenmesinde darbe genişliğinin azaltılmasının uygun olabileceği görülmüştür; çünkü darbe genişliği azaldıkça tek darbe enerjisi azalır, deşarj izi küçülür, ayrıca alümina parçacıklarının boyutu ve miktarı azalır, besleme bloğu aşınması azalır. Darbe aralığının artırılmasına kıyasla, talaşın uzaklaştırılmasına, tel yapışmasının azaltılmasına, kesme stabilitesinin iyileştirilmesine ve iş parçasının yüzey pürüzlülüğünün iyileştirilmesine yardımcı olur. Darbe aralığı çok küçükse, deşarj ürünü göz ardı edilemez, deşarj aralığı iyonlaşmayı ortadan kaldırmak için çok geç kalır, bu da işlemeyi kararsız hale getirir, kolayca tel kırılmasına veya kesme izi bozulmasına yol açar.
Ayarlanan ilerleme hızı, iş parçasının gerçek korozyon hızından daha düşüktür ve işleme durumu açık olup kesme hızı yavaştır. Alüminyum alaşımının erime ve buharlaşma noktaları düşük olduğundan, aynı deşarj enerjisi miktarı artar ve deşarj aralığı büyük olur. Deşarj aralığı nedeniyle, darbe voltajı sıvı ortam arasında zamanında kırılamaz, bu da darbe kullanım oranını büyük ölçüde azaltır; aynı zamanda tel elektrotlar arasındaki çok fazla mesafe genliğin artmasına, işlemin kararsız hale gelmesine ve hatta tellerin kopmasına neden olur. İlerleme hızı, olası aşınma hızının (izleme veya ilerleme olarak adlandırılır) gerçek ayarından daha büyük olduğunda, işleme sırasında kısa devre riski artar, gerçek ilerleme ve kesme hızı da azalır, ancak alüminyumun elektriksel aşınmasıyla giderilemez, tel kopması ve kısa devre nedeniyle tıkanma meydana gelir. Bu nedenle, daha iyi bir işleme durumu elde etmek için değişken frekanslı ilerlemenin makul bir şekilde ayarlanması gerekir. Tüm değişken frekanslı ilerleme kontrol devresi birçok ayar bağlantısına sahiptir ve bunların çoğu takım tezgahının kontrol kabininde bulunur; genellikle değiştirilmemelidir. Konsol panelinde bir düğme bulunur; bu düğmenin doğru konumda olması, akım ölçer, voltaj ölçer okumaları ve molibden telindeki titreşimin az olmasını sağlayarak, işlemin en iyi takip durumunda gerçekleşmesini garanti eder ve özel durumlara göre işlem yapılabilir.
Kalın iş parçalarının işlenmesi gibi durumlarda, genellikle başlangıçta (5 mm) elektrot telinin titreşmesi kolay olduğundan ve soğutma sıvısı konsantrasyonu yüksek olduğundan, tek darbe enerjisi eklenmeli, darbe aralığı artırılmalı, en az darbe genişliği ve darbe aralığı oranı (1:8) olmalıdır. Bu, tek darbe enerjisinin ve yeterli elektriksel aşınmanın yeterli zaman aralığını engellemesini sağlarken, işleme akımı azaltılmalı, genellikle 2A'nın altında tutulmalıdır. İşleme kararlı hale geldiğinde, darbe aralığı buna göre azaltılır, işleme akımı yaklaşık 3A'ya, voltaj ise yaklaşık 75V'a çıkarılır. Molibden telinin deşarjının ortalama değeri artmaz, kıvılcım deşarjı oluşturma yeteneği artar, kıvılcımın patlama gücü artar. Bu nedenle, elektriksel parametreler uygun şekilde daha büyük alınmalıdır, aksi takdirde işleme kararsız hale gelir ve işlenmiş parçaların kalitesi düşer.
Kesme hızı ve yüzey pürüzlülüğü, iki temel teknolojik göstergedir; bu nedenle, yüzey pürüzlülüğü ihtiyacını karşılamak için yüksek kesme hızına ulaşmak gereklidir.
(2) İş parçasının kalınlığına göre deşarj aralığı uygun değildir; çok küçük olması kısa devreye yol açabilir, deşarj soğutmaya elverişli olmaz ve malzemeleri aşındırır; deşarj aralığı çok büyük olması ise yüzey pürüzlülüğünü ve işleme hızını etkiler. Kalın iş parçalarını keserken, daha büyük çaplı molibden tel ve geniş darbe genişliği kullanılarak deşarj aralığı artırılmalı, talaş kaldırma etkisi güçlendirilmeli ve kesme stabilitesi iyileştirilmelidir.
(3) Soğutma sıvısının temizliğini koruyun ve yeni soğutma sıvısını zamanında değiştirin; soğutma sıvısındaki safsızlıkları filtrelemek için, soğutma sıvısı tablasındaki safsızlıkları ve geri akış soğutma sıvısını filtreleyin; daha sonra soğutma sıvısı çıkışına bir sünger tabakası yerleştirerek soğutma sıvısını emdirin, etkisi çok iyidir. Talaş kaldırma yeteneğini iyileştirmek için, işleme izinin önlenmesi amacıyla, soğutma sıvısına deterjan ve sabun bloğu eklenebilir, böylece yıkama performansı iyi olur, talaş boşaltma yeteneği artar ve talaş kaldırma koşulları iyileştirilir. Aynı zamanda, blok dönüş beslemesinin konumunu zamanında ayarlayın veya yeni bir besleme bloğu değiştirin, her zaman parçacık beslemesinde talaşları temizleyin ve molibden tel ile besleme bloğu arasında iyi bir temas durumu sağlayın, boşaltma olayının ortaya çıkmasını önleyin, bu da kesme izi iş parçasının hurdaya ayrılmasından kaynaklanan bozulmayı etkili bir şekilde önleyebilir.
Dördüncüsü, sonuç
Alüminyum işleme hattının fiili çalışmasından yola çıkarak yapılan analizde, alümina parçacıklarının kolayca oluştuğu, bunun da iletkenlikte azalmaya, besleme bloğu aşınmasına, tel kopmasına ve kısa devre olgusuna yol açtığı, işleme kalitesini ve verimliliğini ciddi şekilde etkilediği görülmüştür. Bu sorunlar ve çözümler, pratik ve uygulanabilir olup, tel kesme işleminin kalitesini artırmada, tel kopmasını, kısa devreyi ve alüminyum parçaların kesme izi bozulmasını azaltmada olumlu etki göstermektedir.