Quý vị đang xem loạt tin bài “Thực hiện gia công mịn”, để xem Phần 1, vui lòng nhấn vào đây
Lớp bề mặt được gia công
Chất lượng bề mặt thường được đánh giá bởi số lượng lớp đúc kết và vùng tác động (HAZ) mà phần gia công thể hiện. Lớp đúc kết được hình thành bởi các hạt kim loại nóng chảy đã được gửi trở lại vào chi tiết gia công sau quá trình loại bỏ đầu tiên. Lớp này cứng hơn, và bao gồm các vật liệu cacbon có thể tróc ra trong quá trình gia công.
Mặt khác, HAZ là một lớp mềm hơn mức bình thường nằm trực tiếp bên dưới lớp đúc lại, và có tính nhạy cảm cao hơn đối với tính chất sớm suy yếu và rạn nứt do ứng suất. Cả lớp đúc lại và HAZ đều có thể có các vết nứt nhỏ. Kết quả là, các bộ phận sẽ chịu ứng suất cao hơn đã được đưa qua quá trình phụ như khắc và xay xát để loại bỏ lớp đúc lại.
Có người cho rằng tính toàn vẹn bề mặt không còn là một vấn đề với những tiến bộ trong công nghệ. Một thử nghiệm được tiến hành bởi nhà sản xuất hàng không vũ trụ Kockheed Martin và máy EDM Makino, nhà sản xuất đã tiết lộ rằng máy tính hiện nay có thể sản xuất các thành phần với bất kỳ HAZ nào, cũng như giảm đáng kể lớp đúc lại tới mức khoảng 0.0004 trong một inch. Tuy nhiên, một nhược điểm khi nhắm tới chất lượng bề mặt như vậy là tốc độ cắt bỏ vật liệu. Như tiến sĩ Yeo giải thích: “Để có chất lượng bề mặt tốt sẽ yêu cầu tốc độ cắt bỏ vật liệu thấp hơn. Tăng tốc độ cắt bỏ vật liệu sẽ hy sinh chất lượng bề mặt. Đây là điều cơ bản.”
Các yếu tố cho những cải tiến
Thời gian tạo xung
Cải tiến đã được thực hiện với các thành phần chính của EDM để việc xử lý tốt hơn, đó là những trục được kiểm soát bằng CNC, nơi các điện cực được gắn vào, máy phát điện điều khiển mức tạo xung điện và tỷ lệ, và các thùng chứa chất điện môi và lọc.
Tiến sĩ Yeo nói về các thông số ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt: “Có một số yếu tố quan trọng, cụ thể là thời gian kích hoạt xung, chu kỳ làm việc, thiết lập dòng điện và chất lỏng điện môi” và “để có bề mặt toàn vẹn, thời gian kích hoạt xung là quan trọng nhất bởi vì nó sẽ làm phát sinh một tia lửa ‘sạch’”.
Việc loại bỏ vật liệu trong EDM được thực hiện bởi các tia lửa rời rạc có sử dụng tới năng lượng nhiệt sinh ra để tạo thành các mũi lửa trong các phần gia công. Kích thước của mũi lửa là điều tạo ra sự khác biệt giữa một bề mặt nhẵn và thô. Với mũi lửa cạn có đường kính lớn góp phần vào việc tạo ra các bề mặt nhẵn. Kết quả này có thể đạt được khi kiểm soát tốt các mũi lửa, bằng cách thiết lập một thời gian xung ngắn.
Cường độ và khoảng xung
Thiết lập dòng điện liên quan đến cường độ và điện dung ảnh hưởng đến kích thước mũi lửa. Một dòng điện có cường độ cao hơn có thể tiết kiệm thời gian nhờ gia công nhanh hơn, nhưng chất lượng bề mặt sẽ bị ảnh hưởng. Dòng điện áp cao thường không ổn định và gây ra tia lửa quá mạnh làm xuất hiện ăn mòn giống như các lỗ nhỏ. Điều này dẫn đến sự không đồng đều và độ chính xác thấp ở bề mặt.
Ngược lại, dòng điện có ngưỡng nhỏ nhưng tần số cao thường tạo bề mặt mịn hơn khi thiếu điện dung. Một nghiên cứu do Đại học quốc gia Đài Loan và Viện công nghệ Kaoyuan đã chỉ ra rằng dòng điện có đỉnh lớn kết hợp với điện dung tạo ra dạng sóng sắc nét hơn dẫn đến mũi lửa sâu hơn. Điện dung cũng ảnh hưởng đến cách điện của khoảng cách tia lửa (khu vực giữa các điện cực và tấm gia công), chẳng hạn năng lượng liên tục được cung cấp thay vì đạt mức bằng không.
Một điều cũng rất quan trọng là khoảng xung phải được kiểm soát vì chúng ảnh hưởng đến tốc độ và sự ổn định của quá trình cắt sẽ góp phần vào quá trình thổi vật liệu cắt. Chúng ta có cơ hội cao hơn để tạo thành một lớp đúc lại nếu khoảng thời gian quá ngắn vì các mảnh vỡ nóng chảy không có thời gian để hóa cứng và được thổi khỏi khe hở.
Với ảnh hưởng của những thông số điện tới chất lượng bề mặt của chi tiết gia công, việc phát triển liên quan đến các máy phát điện có thể dẫn đến những cải tiến lớn trong gia công bằng EDM.
Theo tiến sĩ Yeo: “Các máy phát điện là điều kiện thiết yếu của một hệ thống EDM tuyệt vời. Việc kiểm soát tốt hơn điện áp và dòng điện dạng sóng, được bổ sung với một bộ điều khiển vô cấp tuyệt vời sẽ là cách tiếp cận tốt nhất”.
(Theo Asia Pacific Metalworking Equipment News)
