Elektrik Deşarjı ile İşleme

Konu Anlatımı

Çalışma ilkesi

Elektrik deşarjı ile işlemede (EDM) takım görevi gören elektrot ile iş parçası arasında dielektrik sıvı bulunur. İki elektrot arasına darbeli (pulslu) gerilim uygulandığında sıvının yalıtıcı özelliği bozulur ve kısa devre oluşur. Oluşan deşarj odağındaki enerji, temas noktasındaki malzemeyi buharlaştırıp atar.

Klasik kesmede takım malzemenin içinden geçerken kesme kuvveti doğar. Bu yöntemde ise takım parçaya dokunmaz; kesme kuvveti, takım aşınması ve talaş oluşumu gibi sorunlar ortadan kalkar. Bu nedenle sert, ince ve karmaşık parçalar elektrik deşarjı ile işlenebilir.

Yöntemin sınırları

Deşarj, malzemenin elektriği iletmesini gerektirir. Çelik, paslanmaz, alüminyum, bakır, tungsten karbit ve grafit gibi iletken malzemeler işlenebilir. Cam, seramik, ahşap ve termoset reçine gibi yalıtkanlar için yöntem uygulanamaz.

Parçanın ısınması ölçüyü bozabildiğinden deşarj enerjisi ile bekleme süresi dengelenir. Enerji çok yüksekse dielektrik çabuk bozulur ve kısa devre oluşur; enerji çok düşükse kesim yavaşlar ve yüzeyde grafit benzeri bir tabaka kalır.

Kütle elektrotlu çukur yöntemi

Çukur yöntemde elektrot, kazan biçimine uygun kalın bir bloktan kırpılır ve hidrolik basınçla kovaya bastırılır. Elektrot aşındıkça boşluk büyür. Bu yüzden aşınma düzeltmesi için kazanda ölçüm noktaları bırakılır ve her kademede düzeltme yapılır.

Derin kazanlarda işlem kademelere bölünür; her kademede elektrot bir miktar daha derine iner. Bu yaklaşım, elektrotun tek seferde derinleşmesini engelleyerek aşınma profilini düzeltmeyi kolaylaştırır.

İnce tel yöntemi

Tel yöntemde pirinçten ince bir tel, makine üzerindeki mandrel çevresine sarılmış olarak bekletilir ve geçirici boncuklar içinden parçaya doğru beslenir. Tel aşındıkça arkasından yeni tel geldiği için aşınma telafi edilmiş olur. Buna karşılık geniş yüzeylerde kütle yöntemine göre daha yavaş ilerler.

Dielektrik sıvı ve devre

Dielektrik sıvı dört görevi birlikte yapar: darbe enerjisini çalışma aralığında dağıtır, yüzeyi soğutur, oluşan karbon ve metal parçacıklarını uzaklaştırır, yalıtımı sağlayarak kısa devreyi kontrol eder. Sıvının berraklığı ve iletkenliği periyodik olarak ölçülür; kirlenen sıvı süzülür veya değiştirilir.

Elektrot ile iş makinesi arasındaki kabloların yalıtımı ve topraklaması düzgün olmalıdır. Topraklama hatalıysa deşarj düzensizleşir, takım beklenenden hızlı aşınır ve elektrot üzerinde yanık izi oluşur.

Temel parametreler

• Akım: kaldırılan malzeme miktarını belirler; yükseldikçe hız artar, yüzey pürüzlülüğü de artar.
• Darbe gerilimi: darbe başına enerjiyi ve işleme derinliğini etkiler.
• Darbe süresi: kaldırılan kraterin derinliğini belirler; uzun darbe derin yüzey izi bırakabilir.
• Bekleme süresi: darbeler arasında yüzeyin temizlenmesi ve soğuması için ayrılan süredir.
• Dielektrik basıncı ve akışı: atık parçacıkların uzaklaştırılmasını ve yüzey temizliğini sağlar.

Kesim hızı ve aşınma

Kesim hızı, kesilen hacmin kesim süresine bölünmesiyle bulunur ve mm³/dk olarak verilir. Elektrot aşınma oranı ise aşınan elektrot hacminin kesilen parça hacmine bölünmesiyle tanımlanır. Aşınma oranı büyüdükçe boşluk ölçüsü sistemli biçimde sapar; bu yüzden kazan yönteminde ölçüm ve düzeltme zorunludur.

Yüzeyin hemen altında kalan yeniden katılaşmış katman, darbe enerjisinin yüzeye yakın bölgeleri yeniden eritip katılaştırmasından oluşur. Bu katman işlenmezse yüzey pürüzlülüğü kalıcı biçimde artar.

Ne Öğreneceğiz

Elektrik deşarjı ile işlemede malzemenin darbeli akım ve dielektrik sıvı yardımıyla buharlaştırılarak şekillendirilmesi işlenir. Bu konuda ögrenme çıktıları:

• Elektrik deşarjı ile işlemenin çalışma ilkesini ve temel bileşenlerini açıklar.
• Kütle elektrotlu çukur yöntemi ile ince tel yöntemini karşılaştırır.
• Kesim parametrelerinin kesim hızına ve yüzey kalitesine etkisini hesaplar.
• Elektrot aşınmasını ölçerek düzeltme işlemini uygulamada gösterir.
• Dielektrik sıvı bakımını ve atölye güvenlik kurallarını uygular.

Ön Bilgi

Bu konuya başlamadan önce temel kavram ve ön koşulları kavramanız yardımcı olacaktır. Konunun çerçevesinde şu kavramlar dikkat ister:

• EDM'de kesici takım yoktur; malzeme darbe enerjisiyle buharlaştırılıp atılır.
• İşlem yalnızca elektrik iletkenliği olan malzemelerde uygulanır; cam ve reçine kesilemez.
• Dielektrik sıvı, deşarj enerjisini dağıtır, parçayı soğutur ve atıkları uzaklaştırır.
• Kütle elektrotlu çukur yönteminde elektrot aşınması ölçüm ve düzeltme takımlarıyla izlenir.
• Tel yönteminde pirinç tel sürekli beslendiği için tel aşınması otomatik olarak telafi edilir.
• Aşırı akım dielektriği hızla bozar, kısa devreye yol açar ve teli yakabilir.
• Yeniden katılaşmış katman kaldırılmazsa yüzey pürüzlülüğü kalıcı olarak artar.

Basit Örnek ve Günlük Yaşam

Günlük yaşamda ve mesleki bağlamda bir uygulama:

Soru: Kütle elektrotlu bir boşluğun kesilen hacmi 9600 mm³, toplam kesim süresi 24 dk'dır. Ortalama kesim hızı kaç mm³/dk'dir?

1. Adım 1: Kesilen hacim ve süre verileri yazılır.
2. Adım 2: Kesim hızı bağıntısı uygulanır: 9600 / 24.
3. Adım 3: Sonuç birimine dikkat edilerek yazılır.

Sonuç/cevap: 400 mm³/dk

İleri Örnek

Daha ileri bir uygulama:

Soru: Aynı kazanda ilk ölçümde derinlik 17,4 mm, ikinci ölçümde derinlik 17,6 mm bulunmuştur. Aynı artış sürerse üçüncü ölçümde derinlik yaklaşık kaç mm olur?

1. Adım 1: İki ölçüm arasındaki artış bulunur: 17,6 − 17,4.
2. Adım 2: Artışın sabit süreceği varsayılır.
3. Adım 3: Artış ikinci ölçüme eklenir.

Sonuç/cevap: 17,8 mm

Adım Adım Çözülmüş Örnek

Elektrik Deşarjı ile İşleme - Örnek 1: Kesim Hızı konusunun adımları:

1. Adım 1: Kesilen hacim ve süre verileri yazılır.
2. Adım 2: Kesim hızı bağıntısı uygulanır: 9600 / 24.
3. Adım 3: Sonuç birimine dikkat edilerek yazılır.

Karşılaştırma Tablosu

Sık Yapılan Hatalar

Dielektrik sıvının görevini bilmemek: Sıvı yalnız soğutucu değildir; darbe enerjisini dağıtarak çalışma aralığını korur ve atık parçacıkları uzaklaştırır.

Kenar payını tel çapı kadar almak: Pay alınacaksa tel çapının yarısı, yarıçap olarak konturun içine eklenir; tam çap eklenirse delik daralır.

Aşınma düzeltmesini atlamak: Kütle elektrot aşındıkça boşluk büyür; ölçüm yapılmadan derinlik verilirse parça tolerans dışı kalır.

Tek parametreyi tek başına değiştirmek: Akım, gerilim, darbe süresi ve bekleme süresi birlikte ayarlanmadığında yüzeyde is izi veya kazıntı oluşur.

Topraklamayı ihmal etmek: Topraklama hatalıysa deşarj düzensizleşir, takım beklenenden hızlı aşınır ve elektrotta yanık izi belirir.

Özet

Elektrik deşarjı ile işlemede parça ile elektrot arasında dielektrik sıvı vardır; darbeli akım bu sıvıda kısa devre oluşturarak malzemeyi buharlaştırır. Kesim hızı V kesim / t bağıntısıyla mm³/dk olarak hesaplanır, elektrot aşınma oranı V aşınma / V kesim ile izlenir. Kalan enerji E = P × t ile kWh cinsinden bulunur. Kütle elektrotlu çukur yöntemde aşınma ölçülüp telafi edilir, ince tel yöntemde ise sarım sayısı ve mandrel çapı belirleyicidir. Telin kenar payı tel çapının yarısı kadar alınır.

Kendini Dene

Soru: Kütle elektrotlu bir kazanın aşınma düzeltmesi için hazırlanan programı; ölçüm noktalarının yerleşimi, kademelendirme, bekleme süresi ve aşınma oranının nasıl izleneceğini gerekçeleriyle birlikte açıkla.

Örnek cevap: Puanlama anahtarı: Ölçüm noktalarının kazan tabanı ve köşelerine yerleştirilmesinin gerekçesi 4 puan; kademeli derinleştirmenin aşınma profilini düzeltme gerekçesi 4 puan; bekleme süresinin yüzey temizliği ve soğuma üzerindeki etkisinin yazılması 3 puan; aşınma oranının ölçümlerle kaydedilip karşılaştırılması 2 puan; düzen ve imla 2 puan. Toplam 15 puan. Model cevap: Kazanda taban ve köşelerden ölçüm noktaları bırakılır, işlem kademelere bölünür, bekleme süresi yüzeyi temiz tutacak biçimde ayarlanır, her kademede ölçüm alınıp aşınma oranı kayıt altına alınır.