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Wire EDM vs Sinker EDM: diferenças, aplicativos e como escolher
Os dois processos de usinagem edm, edm de arame e edm de chumbada, atomizam o material por descargas elétricas controladas, mas essa é a única semelhança Em uma máquina de edm de arame, um eletrodo de arame fino se move através da peça de trabalho, criando perfis 2-D. Em uma máquina de edm de chumbada, um eletrodo moldado mergulha na peça de trabalho, criando cavidades 3-D. bombear o tipo errado de máquina de edm para o design da sua peça cria tempo desperdiçado, custos mais altos e tolerâncias insatisfatórias.
Neste guia comparamos e contrastamos EDM de fio e EDM de chumbada em critérios de: mecânica de processo edm, o que cada máquina EDM faz e não faz, aplicações reais de EDM de chumbada e EDM de fio usa, custo por peça, e um fluxograma de decisão que revela qual tipo de máquina de descarga elétrica é apropriado para sua peça Se você estiver fornecendo uma cotação para um perfil de inserção ou uma cavidade de matriz, use o gráfico de comparação abaixo para fazer sua escolha.
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Em resumo, Wire EDM vs Sinker EDM
Antes de discutirmos a física, aqui está um resumo rápido, lado a lado Este gráfico encapsula as principais distinções entre chumbada e fio EDM-critérios que a maioria dos engenheiros pesquisa em primeiro lugar-acima
| Atribuir | Fio EDM | Sinker EDM |
|---|---|---|
| Eletrodo | Fornecimento contínuo de fio fino (latão/cobre, 0,10,3 mm) | Bloco de grafite ou cobre pré-moldado |
| Geometria | Perfis 2 D (apenas através de cortes) | Cavidades 3 D, bolsos cegos, texturas |
| Tolerância | ±0,0025 mm (±0,0001″) | ±0,000.001″ |
| Acabamento Superfície | Ra 0,10,8 µm | Ra 0.43,2 µm |
| Velocidade Corte | Moderado (200150 mm³/min) | Desbaste mais rápido (500 mm³/min) |
| Automação | Alto-out capaz | Moderar alterações no eletrodo pode precisar do operador |
| Melhor Para | Matrizes, engrenagens, cortes de perfis em metais duros | Cavidades do molde, forjando morre, características 3D |
Principais conclusões: Se a geometria da sua peça passa inteiramente através da peça de trabalho, o EDM de fio é normalmente a melhor escolha Se você precisar de uma cavidade cega 3 D ou superfície texturizada, o EDM de chumbada é a única opção.
Como funciona o Wire EDM
Em uma máquina de fio edm, um eletrodo de fio contínuo de latão ou aço revestido de cobre (0,1-0,3 mm de diâmetro) emerge de um carretel de alimentação e se move na frente de uma peça de trabalho, o conjunto sentado em um banho de óleo mineral O fio age como uma lâmina de serra de fita, cortando um perfil do material por faísca elétrica em vez dos dentes O fio nunca é tocado por nenhuma ferramenta de corte sólida.
Este diagrama demonstra o ciclo de operação do fio EDM O eletrodo de fio e a peça de trabalho são submersos em água deionizada (o fluido dielétrico).Um controlador CNC guia o fio em relação ao trabalho ao longo dos eixos X e Y, enquanto dois eixos U e V adicionais posicionados na guia de fio superior permitem afunilamentos angulares até 30. quando o campo elétrico através do espaço entre o fio e a peça de trabalho atinge o nível de tensão de ruptura da faísca, cada faísca produz um flash acima de 8.000 C e vaporiza um bit microscópico de material de parede a parede, milhares de faíscas ocorrem a cada segundo, seguindo o caminho programado por CAD.
Como o fio se move constantemente o eletrodo está sempre fresco e há pouco ou nenhum desgaste, permitindo alta precisão e estabilidade de tolerância durante toda a operação de usinagem Com as capacidades de precisão de um moderno fio edm, é possível obter precisões de 0,0025 mm (0,0001″) e acabamentos de superfície Ra 0,1 m após múltiplas passagens de skim Le-Creator realiza dedicado serviços de EDM de fio para oficinas de produção de peças que exijam esse grau de precisão.
No entanto, o edm de arame só pode criar formas que são através de furos - não cavidades cegas, bolsos ou superfícies texturizadas - que é onde o edm de chumbada é apropriado.
Como funciona o Sinker EDM
Sinker EDM - ou ram EDM, die-sinking EDM, cavidade edm, ou volume edm - envolve o uso de um eletrodo formado em forma (às vezes chamado de ferramenta) que é usado para cortar uma cavidade de imagem espelhada na peça de trabalho A forma do eletrodo é geralmente grafite - (para produção mais rápida e geração de forma mais fácil) ou cobre - (para qualidades de superfície mais finas).Sinker EDM é capaz de produzir as geometrias tridimensionais, como bolsos cegos, nervuras, áreas texturizadas, undercut e contornos, que são inacessíveis usando EDM de fio.
A máquina EDM chumbada mantém o eletrodo e a peça de trabalho submersos em óleo dielétrico, composto de hidrocarbonetos Um aríete servo-alimentado empurra um eletrodo moldado em direção à peça de trabalho onde uma folga de faísca entre 0,01-0,5 mm é mantida As descargas elétricas através desta lacuna corroem a forma da peça de trabalho exatamente oposta à forma do eletrodo.
O fluido dielétrico lava o material erodido da zona de usinagem e isola a lacuna entre as faíscas.
As máquinas-edm-sinker têm tolerâncias de 0,005-0,025 mm assim como acabamentos superficiais de Ra 0,4 m (acabamento fino) até Ra 3,2 m (cruza).As texturas VDI podem ser transferidas diretamente na superfície da cavidade dos fabricantes de moldes por afiação edm-usca com condições específicas de acabamento para evitar uma segunda etapa de texturização O processo edm chumbada pode produzir todo material eletricamente condutor imaginável independente da dureza, portanto estas máquinas são o método de fabricação de escolha para usinagem de cavidades de moldes de aço de ferramentas endurecidas que se aproximam de 60+ HRC.
Tradeoff: cada trabalho precisa de um eletrodo personalizado, que precisa ser usinado CNC fora de grafite ou cobre para produzir a peça de trabalho Para cavidades complexas podemos exigir mais de um eletrodo para produzir um eletrodo de desbaste e acabamento, que adiciona mais $200-$2,000+ na fabricação de eletrodos O desgaste do eletrodo durante a usinagem aumenta esse custo para cavidades profundas.
Fato principal: Um único eletrodo coletor usa 1 profundidade de descarga EDM.5% dependendo das configurações do material do eletrodo e da cavidade O desgaste da grafite é mais rápido da máquina 2 eletrodos 5x mais rápido do que os eletrodos de cobre. Muitas lojas mantêm ambos à mão para diferentes estágios do processo edm.
Principais diferenças entre Wire EDM e Sinker EDM
A principal diferença entre os dois é o tipo de eletrodo e a capacidade de cortar formas complexas O EDM de fio remove a peça O EDM de lavatório remove a peça.
A tabela a seguir descreve as diferenças entre EDM de fio e chumbada, onde parece ser mais importante ao citar peças e escolher um processo.
| Critérios | Fio EDM | Sinker EDM |
|---|---|---|
| 1. tipo de eletrodo | Fio fino alimentado continuamente (0,10,3 mm latão/cobre) | Grafite usinado sob medida ou bloco de cobre |
| 2. consumo de eletrodo | Alimentação contínua sem necessidade de retrabalho | 1 eletrodos 51TP3 T de desgaste por operação; pode precisar de vários |
| Capacidade 3. geometry | Perfis 2 D devem passar por toda a espessura | Cavidades 3 D, bolsos cegos, texturas, recortes |
| 4. Tolerância | ±0,0025 mm (±0,0001″) | ±0,000.001″ |
| Acabamento superficial 5 | Ra 0,10,8 µm | Ra 0.43,2 µm |
| 6. taxa de remoção de material (MRR) | 20150 mm³/min | 5000 mm³/min |
| Espessura da peça de trabalho 7. max | 3000 mm (limitado pela tensão do fio) | Limitado pelo alcance e lavagem do eletrodo |
| 8. Fluido dielétrico | Água deionizada | Óleo hidrocarboneto |
| 9. raio interno do canto | Mínimo. = raio do fio + sobrecorte (~0,15 mm) | Cantos internos afiados possíveis (dependente da forma do eletrodo) |
| Capacidade 10. Taper | Até ±30° com eixo U/V | Ângulos de tração incorporados na geometria do eletrodo |
| 11. Tempo de configuração | 300 min (fix + fio rosqueador) | 1 hrs (fix + alinhamento do eletrodo + teste orbital) |
| 12. Nível de automação | High-threading permite operação de saída de luz | Modere os trocadores de eletrodo disponíveis em máquinas de extremidade superior |
| 13. custo do eletrodo por trabalho | $5$30 (consumo de carretel de fio) | $200$2,00+ (fabricação de eletrodo personalizado) |
| Taxa horária da máquina 14 | $60$120/h | $50$100/h |
| Custo de capital da máquina 15 | $50.000,00 T8$50.000 | 1TP40.000 T50TT4T30.000 |
| 16. Habilidade do operador necessária | Moderar programação CNC + configuração | Projeto mais alto + ajuste do parâmetro de descarga |
Para resumir: Wire EDM é a máquina de precisão para perfis de corte onde o acabamento é rei. Sinker EDm é a máquina de geometria para 3 formatos que nenhuma outra máquina faz à máquina, incluindo fio EDM, se aproxima.
Aplicações: Quando usar Wire EDM vs Sinker EDM
Usos de EDM de fio
A aplicação a mais comum para o edm do fio é para as peças que exigem um corte próximo da tolerância todo através de um membro condutor do edmferably um aço endurecido ou algum tipo da liga exótica que destruiria facilmente um instrumento de corte regular Estas são algumas das aplicações do edm do fio:
- Estampagem e supressão dieswire EDM corta perfis de matriz de aço para ferramentas D2 e A2 após tratamento térmico para as tolerâncias de impressão da matriz de pressão para matrizes progressivas
- Troquel de extrusión de extrusión directiles de extrusi de aluminio cortados, en acero H13, 4-52 HRC
- 2.00 engrenagens de aço de precisão e perfis externos de engrenagens e internos em perfis endurecidos, eliminando a retificação de engrenagens
- Componenti di dispositivi medici, chirurgic chir, impianti ou impiantici, microcomponenti in titanio cobalto-cromo.
- Slots de disco de turbina aeroespacial Pesquisa em slots de raiz de abeto em superligas à base de níquel usando classes como Inconel 718 e Waspaloy para usinagem aeroespacial aplicações.
O fio edm é apropriado para qualquer parte onde a geometria é um perfil 2 D (plano ou afilado) e tolerâncias abaixo de 0,01 mm são especificadas Para materiais ainda mais duros, o EDM pode cortar 64 HRC sem perda de precisão - uma façanha que as ferramentas de corte de metal duro ou HSS não podem produzir
Aplicativos Sinker EDM
Sinker edm é mais adequado para geometria 3 D que não pode ser cortado por fio EDM, fresado, ou qualquer outra forma de usinagem convencional Aplicações típicas para Sinker EDM:
- Cavidades de molde de injeção, incluindo formas complexas de cavidade 3 D com nervuras, saliências e ângulos de tração nos aços de molde P20, H13 e S136
- Matrizes de forjamento, como formas de cavidades profundas em aço de ferramenta endurecido para forjamento a quente e a frio
- Formas de raiz de lâmina de turbina - formas avançadas de abeto e cauda de andorinha em superligas
- Pequenas características, incluindo nervuras finas (0,2 mm), ranhuras profundas, logotipos e texturas VDI que as fresas não conseguem alcançar
- Ferramentas de carboneto, como perfuração de punções e inserções de matriz em carboneto de tungstênio (90+ HRA)
O EDM do sumidouro é especialmente útil para toda a parte onde uma textura de superfície deve ser adicionada a uma superfície endurecida, uma cavidade cega deve ser criada, ou um undercut é desejado EDM tem a aplicação larga no molde, na fabricação da matriz, e nas indústrias aeroespaciais-em qualquer lugar um material condutor duro é cortado na forma complexa 3 D.
Furo Perfuração EDM
Um terceiro tipo de edm-furo de perfuração edm-é digno de nota A perfuração de furo EDM emprega um eletrodo rotativo em forma de tubo para perfurar furos muito pequenos (0,1-6 mm) em qualquer material condutor Esta tecnologia é mais frequentemente usada em: formar furos de partida para EDM de fio, e na perfuração de furo cego de pás de turbina Enquanto não é comumente chamado, furo de perfuração edm é um suporte operacional indispensável para ambas as máquinas de EDM de fio e chumbada
Cenários de decisão do mundo real:
- Cavidade do molde de injeção feita em aço H13, usando EDM de chumbada para produzir uma cavidade cega 3 D com nervuras e texturas
- Perfil em aço ferramenta D2 para uma matriz de estampagem, usando o fio edm para um corte de passagem 2 D com tolerância de 0,005 mm
- Costela profunda (0,5 mm de largura, 30 mm de profundidade) produzida em metal duro usando EDM de chumbada, onde o fio não conseguia alcançar o recurso cego
- Engrenagem em branco em carboneto de tungstênio usando EDM de fio para cortar um perfil 2 D em um material muito duro para fresagem
- Os furos refrigerando da lâmina da turbina criaram através do furo que perfura o furo de EDM em uma superliga.
Comparação de custos: Wire EDM vs Sinker EDM
Os custos de cada processo introduzem o debate de EDM de chumbada vs fio Enquanto a taxa horária média para EDM de fio ($60-$120/hr) supera a de EDM de chumbada ($50-$100/hr), EDM de chumbada adiciona um custo oculto que o EDM de fio ignora: fabricação de eletrodo
Para uma cavidade simples, um EDMelectrode da chumbada varia de $200-$500 no valor de grafite à máquina, com eletrodos elaborados custando mais Um eletrodo complexo de vários recursos que tem tolerâncias apertadas irá $1.000-$2.000+.Se eletrodos separados de desbaste e acabamento forem necessários, como normalmente estão nas cavidades de molde mais precisas, esse custo dobrará O EDM de fio, em comparação, gasta $5-$30 em fio por depósitoindependentemente da complexidade.
Isto torna a economia por parte simples:
- Protótipos e baixo volume (1-10 partes) - o EDM do fio será sempre a opção mais econômica porque não há nenhum eletrodo para fazer Quando a geometria permitirá um através-corte, o EDM do fio ganha-no custo.
- Alto volume de produção (mais de 50 peças com a mesma cavidade). - O custo do eletrodo EDM do sumidouro pode ser amortizado em relação ao resto da execução da peça, e o MRR maior das máquinas EDM do sumidouro levará a um melhor tempo de ciclo por peça.
- Materiais de usinagem convencionais com cromagem dura versus múltiplas alternativas de usinagem disponíveis que incluem mudanças de ferramentas CVD, taxas agressivas o suficiente para usinar aço endurecido e trabalho de acabamento de segundo estágio, o EDM supera a usinagem convencional O custo total de propriedade na maioria das peças acima de 45 HRC costuma ser menor com EDM.
Custo de Capital de Máquina também difere: a partir deste escrito, uma máquina edm de fio de gama média custará $150,000-$350,000, enquanto uma máquina edm chumbada comparável custa $80,000-$200,000. cnc de gama alta capaz de alto grau de automação (pacotes de arame de rosqueamento automático, trocadores de bateria robótica para chumbada) deslocar ambos sobre $400,000 Para uma loja avaliando, considere se você vai usar um monte de peças EDMed Se assim for, compare custo de propriedade para várias partes referenciando sua mistura de peças e volumes reais.
Qual Você Deve Escolher? Um Quadro de Decisão
Ao decidir sobre o edm chumbada vs. edm fio em um aplicativo, execute estas três perguntas:
1. a geometria passa inteiramente pela peça de trabalho?
Se sim, escolha o fio edm. Ele fornece tolerâncias mais apertadas, acabamento superficial superior e menor custo por peça (sem custo de eletrodo).Ele pode cortar perfil em qualquer material condutor de até 500 mm de espessura.
2. você precisa de uma cavidade 3 D, bolso cego, textura ou corte inferior?
Se sim, escolha chumbada Somente máquinas edm chumbada podem produzir esse recurso Nenhuma máquina EDM de fio pode criar geometria que não passa Aqui o edm é o vencedor claro.
3. qual é o seu volume de produção?
Para peças e protótipos únicos, o EDM de fio evita a sobrecarga do eletrodo. Para volumes 50+. Para que a chumbada funcione, mais de 50 peças com a mesma cavidade e eletrodo de“ ”reutilizável amortizam a sobrecarga do eletrodo e seu MRR aumentado encurta o tempo de ciclo. Muitas lojas que executam ambos os órgãos são tarefas de roteamento com base nisso.
Principais conclusões: Não há universal “better” entre chumbada edm e fio edm A escolha certa depende da sua geometria de peça, requisitos de tolerância e volume de produção Para peças que podem ser através-corte, fio EDM ganha em custo e precisão Para cavidades 3 D e texturas, chumbada EDM é a única opção Entre em contato com Le-Creator para um Serviços de usinagem CNC citação em qualquer um dos processos.
A resposta mais simples para saber se o edm pode fazer o usinagem inoxidável a tarefa é que tanto o EDM de fio quanto a chumbada podem realizá-lo em qualquer um dos graus inoxidáveis de 304, 316 e 17-4 Ph - a dureza e a resistência à corrosão podem ser ignoradas: a usinagem por descarga elétrica remove o material por meios térmicos e não mecânicos.
Perguntas frequentes
Qual é a principal diferença entre o EDM de fio e o EDM de chumbada?
O eletrodo é o maior diferencial entre o EDM de fio e o EDM de chumbada, o tipo de geometria que eles criam é a segunda maior diferença O EDM de fio usa um fio fino alimentado continuamente para cortar perfis 2 D em toda a espessura da peça de trabalho O EDM de chumbada usa um eletrodo personalizado que mergulha na peça de trabalho para produzir cavidades, texturas e contornos cegos 3 D. O EDM de fio corta, corta a chumbada
Qual é o EDM de fio ou chumbada mais preciso?
O EDM do fio é mais preciso A máquina do edm do fio de USICHJIMOPa manterá a tolerância de 0.0025 mm (0.0001 dentro) e cortará ao revestimento de superfície de Ra 0.1 m. As máquinas do sumidouro estão tipicamente na escala de 0.005-0.025 mm e de acabamentos de superfície de Ra 0.4-3.2 m. Desde que um fio é alimentado continuamente, toda a variação no desgaste do eléctrodo é minimizada, conduzindo a uma vantagem para o EDM do fio no controle dimensional.
O EDM da chumbada pode cortar através de uma peça de trabalho como o EDM do fio?
É tecnicamente possível que uma borda de chumbada possa ser forçada através da espessura total de uma peça de trabalho No entanto, não é prático: o eletrodo se desgasta durante o processo, os locais e dimensões variam com a profundidade e profundidade através de cortes de descarga de eletrodo de desafio Os eletrodos são projetados e construídos especificamente para operações de corte de espessura total.
Quais materiais o EDM do fio e o EDM da chumbada podem cortar?
Muito simplesmente, o fio de solda EDM e o EDM da chumbada podem cortar qualquer coisa que seja materiais condutores elétricos Aços para ferramentas, aços para instrumentos, aços de custo, aços inoxidáveis, titânio, Inconel, carboneto de tungstênio, cobre, alumínio e todas as cerâmicas condutoras semelhantes Assim, em termos de facilidade de usinabilidade, se for um condutor, pode ser usinado A dureza não é problema, um aço para ferramentas de 64 HRC pode ser usinado com a mesma facilidade que um alumínio macio, desde que seja um condutor No entanto; não condutores como plásticos, vidro esmaltado ou cerâmica não condutora não são usináveis EDM.
O EDM do fio é mais rápido do que o EDM da chumbada?
O melhor que posso dizer, em geral, chumbada máquina EDM é tem uma maior taxa de remoção de matéria-prima (50-500 mm/min versus 20-150 mm/min) e remoção de volume mais rápido por isso é mais eficiente para fazer uma forma áspera No entanto, você não pode realmente moldar o trabalho até que você tenha passado horas se não dias fabricando o eletrodo Enquanto, um fio EDM não pode começar a usinagem até que a peça pode ser fixado de forma confiável para a mesa, ele pode começar imediatamente após o programa CNC carregado Dependendo do perfil, e necessariamente o nível de detalhe, fio EDM geralmente terá mais rápido tempo de volta total para através de perfis de corte.
Referências
- Usinagem Descarga Elétrica ^ Wikipédia
- Pesquisa de usinagem de descarga elétrica (Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia)
- ISO 42017: Textura de superfície 7: Método de perfil Ção Internacional para Normalização
- Sociedade de Engenheiros de Manufatura (PME) – Recursos da Indústria
- Processos e sistemas de fabricação do MIT Instituto de Tecnologia de Massachusetts
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