Geen gereedschapslijtage dankzij precisie-elektrothermisch bewerken

Geen gereedschapslijtage dankzij precisie-elektrothermisch bewerken

Met deze hybride technologie kunnen werkstukken uit elektrisch geleidende materialen worden verspaand, zoals staal, TiNi-legeringen, keramiek, ...

Vonkverspanen of electrical discharge machining (EDM) is een krachtige techniek om complexe vormen en diepe gaten te verwezenlijken in moeilijk te bewerken materialen. Het procedé gaat echter gepaard met enkele beperkingen door moeilijke omstandigheden om het werkvlak te spoelen. Spoelen is essentieel om spaandeeltjes in de bewerkingsopening of vonkspleet te verwijderen. Een ophoping van dit afval leidt tot een vermindering van de bewerkingssnelheid en wanneer de concentratie te hoog is, kan dit leiden tot bogen en kortsluitingen die zowel elektrode als het werkstuk aantasten. Dergelijke slechte spoelomstandigheden ontstaan voornamelijk bij bewerkingen met een kleine vonkspleet, zoals in afwerkingsoperaties, en in de bewerking van smalle en diepe gaten met microvonken. Om de evacuatie van spaandeeltjes uit de vonkspleet te verbeteren ondergaat (afhankelijk van de machineopstelling) de elektrode of het werkstuk een ultrasone trilling. Toegepaste frequenties gaan van 20 tot 40 kHz met amplitudes van 2 tot 10 µm.

ultrasoon ondersteund vonkverspanen

Ultrasoon ondersteund vonken vs. klassiek vonken

Ultrasone trillingen leiden tot een verbeterde procesefficiëntie: in bepaalde gevallen konden afneemsnelheden tot 60 keer groter dan bij traditioneel vonken worden bereikt. Het verbeterde spoelproces, dankzij de ultrasone trilling, maakt het ook mogelijk gaten te maken met een hogere aspectratio (bijv. voor een volledige diameter van 40 µm wordt een aspectratio van 14 bereikt). Door een planetaire beweging  toe te voegen aan de elektrode kan de aspectratio zelfs worden verhoogd tot 29. Bovendien verkleint de ultrasone trilling de warmte beïnvloedde zone en het aantal en de grootte van microscheuren in vergelijking met traditioneel vonken. Zo kan de weerstand tegen vermoeiing worden verhoogd. In de meeste gevallen zijn slijtage van het gereedschap en oppervlakteruwheid vergelijkbaar met het klassieke vonken. Toch blijkt in enkele cases een hogere slijtage van gereedschap en een grotere oppervlakteruwheid genoteerd.

Naast de bovenvermelde voordelen tegenover de klassieke vonkbewerking kan de technologie worden ingezet om quasi elk geleidend materiaal te bewerken, onafhankelijk van de hardheid.

ultrasoon ondersteund vonkverspanen

De combinatie van ultrasone trillingen met een vonkactie kon al met succes worden geïmplementeerd in een industrieel platform voor de bewerking van injectiespuitkoppen voor diesel. Ook moderne zinkvonkmachines zijn uitgerust met een functie om bijkomende hogefrequentietrillingen te gebruiken voor een betere verwijdering van materiaal.

Een andere methode om het spoelen te verbeteren is door gebruik te maken van buisvormige elektroden met interne spoeling onder hoge druk (in het bijzonder voor microvonken). Dit  verbetert de bewerkingsefficiëntie aanzienlijk. De resultaten van deze technologieën werden echter nog niet met elkaar vergeleken.

Dit artikel kwam tot stand dankzij het project "Doorbraaktechnologie voor een Vlaamse maakindustrie met toekomst” in het kader van Vlaanderen in Actie en met steun van het Agentschap Ondernemen.

Logo Nieuw Industrieel Beleid

Logo AO

Share this article