اسپارک که به آن تخلیه‌ی الکتریکی هم گفته می‌شود، روشی است که در آن ابزار و قطعه را در فاصله از هم قرار می‌دهند. سپس گازی میان آن‌ها جریان می‌یابد و جرقه را ایجاد می‌کند.
این جرقه عمل تراش را انجام می‌دهد. آنچه باعث پیدایش این روش شد استحکام بالای فلزات و مقاومتشان در برابر گرما بود که مهندسین را بر آن داشت تا نیاز به انواع خاصی از ماشینکاری پیدا کنند.
یکی از آن‌ها ماشینکاری تخلیه‌ی الکتریکی با دستگاه اسپارک است. در این مقاله از ماشینکاری با اسپارک، انواع آن، مزایا و معایبش سخن می‌گوییم.
اسپارک چیست؟
ماشینکاری تخلیه الکتریکی (Electrical Discharge Machining) یا EDM که از آن تحت عنوان ماشینکاری با دستگاه اسپارک نیز یاد می‌کنند، از جدیدترین روش‌های اضافه شده به انواع روش‌های قالب‌سازی صنعتی است.
ماشینکاری با اسپارک روشی است که در آن از فولاد و یا بقیه‌ی فلزات می‌توان با روش تخلیه‌ی الکتریکی براده برداری نمود. با زدن جرقه بین دو اتصال الکتریکی، مقداری ماده از هر کدام از اتصالات برداشته می‌شود.
به همین دلیل بود که تلاش‌هایی برای مهار و کنترل انرژی جرقه جهت استفاده از آن در راستای اهدافی مفید نظیر ماشینکاری فلزات صورت گرفت. متخصصین دریافتند که به منظور دستیابی به یک ماشینکاری موثر، به جرقه‌هایی کوتاه مدت و با فرکانس بالا نیاز است.
![اسپارک]()
آن‌ها همچنین فهمیدند که اگر تخلیه‌ی الکتریکی در یک دی‌الکتریک انجام گیرد، می‌توان انرژی را در محدوده‌ی کوچکی متمرکز کرد. با زدن جرقه از یک سو و پیشروی ابزار به سمت قطعه کار از سوی دیگر در گذشت زمان شکل ابزار در قطعه کار براده‌برداری می‌شود.
هر جرقه درجه حرارتی بین ۸۰۰۰ تا ۱۲۰۰۰ درجه‌ی سانتیگراد تولید می‌کند. اندازه‌ی چاله‌ای که هر جرقه از قطعه کار برمی‌دارد به میزان انرژی جرقه بستگی دارد که مهمترین عامل موثر روی منبع تامین جریان است. عمق چاله به وجود آمده از چندین میکرون تا ۱ میلیمتر متغیر است.
روش کار اسپارک
قطعه کار روی یک صفحه در محلول دی الکتریک (معمولا نفت) غوطه‌ور است. مخزن روی پایه‌ی ماشین نصب شده است و الکترود که کاملا متناسب با حفره بوده روی گلویی ماشین نصب شده و گلویی نیز به یک سیستم پینیون چرخ شانه متصل است. یک سروو موتور (Servomotor)، شانه را توسط یک پینیون تحریک می‌کند و ابزار نسبت به قطعه یار، حرکت عمودی دارد.
قطعه یار و ابزار هر دو به یک منبع الکتریکی متصل هستند. الکترود قطب منفی و قطعه کار قطب مثبت است. شانه ماشین توسط سروو موتور به سمت پایین تا فاصله معینی بین ابزار و قطعه کار حرکت می‌کند. در این نقطه دی الکتریک بین الکترود و قطعه کار قطع شده و عملیات ماشین تخلیه الکتریکی آغاز می‌شود. این عملیات باعث جداسازی ذرات از قطعه کار می‌گردد.
در همین زمان خوردگی روی الکترود نیز با نرخ کمتری ایجاد می‌شود. یک نازل، دی الکتریک را از طریق شلنگ به روی قطعه می‌پاشد و ذرات خورده شده از روی قطعه کار شست‌وشو می‌شوند. الکترود مجدد پایین می آید، اما این‌بار به دلیل خوردگی، میزان پایین آمدن بیشتر از کورس قبلی است.
مجددا ماشین تخلیه الکتریکی در یک عمق بیشتر عمل می‌کند و ذرات دیگری از قطعه کار برداشته می‌شوند .عملیات ادامه پیدا می کند و ابزار بالا می‌رود و ذرات خورده شده شسته می‌شوند. ابزار پایین می‌آید و عملیات ماشین تخلیه الکتریکی با حداقل شعاع جرقه انجام می‌گیرد.
![ماشین کاری با اسپارک]()
خوردگی نه تنها در قطعه کار بلکه در الکترود هم به وجود می‌آید در نتیجه برای عمق‌های زیاد چندین الکترود مورد نیاز است. معمولا الکترودهای اول، دوم و سوم عملیات خشن‌کاری را انجام می‌دهند. آخرین الکترود برای عملیات نهایی استفاده می‌شود و شکل آخر را الکترود نهایی در حداکثر عمق به وجود می‌آورد.
مایع دی الکتریک به صورت پیوسته چرخش داده می شود. مایع که آلوده به ذرات خورده شده است به تانک اصلی برگشته و از بین فیلـترها گذشته و سپس توسط یک شلنگ به تانک پمپ می‌شود.
انواع دستگاه اسپارک
سه نوع مختلف از ماشین‌های تخلیه الکتریکی وجود دارد:
1. ماشین‌های تخلیه الکتریکی وایرکات (Wire Cutting EDM):
در این روش از سیم‌های نازک برای برش اشیا استفاده می‌شود. در اینجا سیم به عنوان الکترود استفاده می‌شود. روشی دقیق و مقرون به صرفه برای برشکاری فلزات است.
خصوصاً در مواردی که لازم است قطعه فلزی بدون فشار و استرس برش داده شود، به دلیل ماهیت این روش که در آن هیچ تماس و نیرویی به قطعه وارد نمی شود، از وایرکات جهت انجام برش استفاده می شود.
2. ماشین‌های تخلیه الکتریکی مته‌ای (Sinker EDM):
روش سنتی ماشین تخلیه الکتریکی است مته تحت عنوان Ram EDM نیز شناخته می‌شود. با استفاده از این روش می‌توان اشکال پیچیده‌ای ایجاد کرد. این روش نیازمند الکترود است (که معمولا از گرافیت یا مس ایجاد شده) که از قبل به شکل مورد نظر ساخته شده باشد و بعد الکترود در داخل ماده قرار می‌گیرد.
3. ماشین‌های تخلیه الکتریکی سوراخ‌کاری (Hole Drilling EDM):
این روش برای حفاری به کار می‌رود. این نوع از ماشین تخلیه الکتریکی قادر است سوراخ کوچک و عمیقی در قیاس با روش‌های متداول حفاری ایجاد کند. در این روش، الکترودها لوله‌مانند هستند و مایع دی‌الکتریک از این الکترودها تغذیه می‌کند.
مزایای این روش
- نرخ ماشینکاری وابسته به سختی قطعه کار نبوده و متناسب با نقطه ذوب قطعه کار است و بنابراین موادی که قابلیت ماشینکاری کمی دارند مثل کاربیت‌های سمانته و فولادهای ابزاری آبکاری شده را می‌توان ماشینکاری کرد که این ماشینکاری بدون پلیسه است .
- اغلب می‌توان قطعات با شکل پیچیده را ماشینکاری کرد.
- به این علت که تماسی بین قطعه کار و الکترود وجود ندارد ایجاد دیواره های نازک و اشکال ظریف ممکن می‌شود .
![اسپارک]()
- ایجاد فرورفتگی و یا برآمدگی‌های نامتقارن که توسط ابزارهای رایج براده‌برداری امکان‌پذیر نیست با وجود ماشین تخلیه الکتریکی ممکن می‌شود.
- ماشینکاری روی فلزات اغلب سخت و غیرممکن است اما با ماشین تخلیه الکتریکی این امکان مهیا می‌شود.
معایب این روش
آلودگی محیط زیست به دلیل استفاده از مواد نفتی به عنوان مایع دی الکتیریک، اپراتوری سخت، قیمت بالای آن نسبت به روش‌های سنتی، سرعت پایین ماشینکاری به این روش و …
کاربرد اسپارک :
از ماشین تخلیه الکتریکی برای انجام فعالیت‌های مختلف در مکان‌ها مختلف استفاده می‌کنند.
از جمله کاربردهای آن می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- استفاده از آن در نیروگاه‌ها، پتروشیمی و ذوب آهن
- استفاده از آن برای سوراخ‌کاری، حکاکی و برش و تراش قطعات بزرگ فلزی
سخن پایانی
اگرچه که فلزات، سخت و مقاوم در برابر گرما بودند اما با ماشینکاری به روش اسپارک بخش اعظمی از نیازها جهت براده‌برداری از فلزات حل می‌شود.