Prinzip des Erodieren
 


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Definition des Drahterodierens

Kennzeichnend für dieses Verfahren ist, daß der Werkstoffabtrag durch eine Folge von elektrischen Entladungen entsteht.

Eine Entladung ist ein Ausgleich zwischen positiven und negativen Ladungen, dabei haben Werkstück und Eordierdraht unterschiedliche Polarität (+/-).

Als Folge einer Entladung springt ein Funke zwischen den Polen über. Diese Entladungen sind örtlich und zeitlich voneinander getrennt, was bedeutet, daß immer nur ein Funke zu einer bestimmten Zeit an einem bestimmten Ort entsteht. Dieser Vorgang geschieht fortlaufend mit einer sehr hohen Geschwindigkeit (Frequenz). Der Funke wandert bildlich gesehen über das Werkstück . Die Entladungen werden durch Spannungsquellen von über 20 Volt verursacht. Die Bearbeitung findet in einer Bearbeitungsflüssigkeit statt, die elektrisch nicht leitfähig ist. Das bedeutet, in einem mit Wasser gefüllten Becken. Dem Wasser wird in der Maschine durch einen chemischen Prozeß die elektrische Leitfähigkeit entzogen. Die Funkenerosion ist auch unter dem Namen Elektroerosion oder der englischen Bezeichnung EDM (Electrical Discharge Maschining) bekannt.

Physikalisches Prinzip der Funkeneroision


Phase 1

Um eine Entladung (Funkensprung) entstehen zu lassen, muß eine hohe Spannung anliegen.

Diese Spannung ist abhänig:

Vom Abstand zwischen Elektrode und Werkstück

Von der Leitfähigkeit (Isolation) der Bearbeitungsflüssigkeit

Dem Verschmutzungsgrad der Bearbeitungsflüssigkeit


Phase 2

An dem Punkt mit dem stärksten "Elektrischen Feld", größter Spannungsunterschied zwischen positiver und negativer Ladung, wird die Entladung (Funkensprung) ausgelöst.


Phase 3

Unter Einwirkung des elektrischen Feldes bewegen sich die positiven und negativen Teilchen aufeinander zu. Dieses geschieht mit einer extremen Beschleunigung, wobei die Geschwindigkeit der Teilchen immer höher wird. Dadurch entsteht binnen kürzester Zeit ein leitfähiger Kanal zwischen den beiden Polen (Werkstück/Draht), welcher die Bearbeitungsflüssigkeit überbrückt.


Phase 4

In diesem Stadium fließt der Strom und der Funke springt über, dabei entstehen Temperaturen zwischen 8000 ºC und 12000 ºC. Durch die hohen Temperaturen entsteht eine Plasmazone von geschmolzenem Material. Durch die abgetragenen Partikel und den anhaltenden elektrischen Impuls breitet sich die Plasmazone aus und es wird weiterer Werkstoff am Werkstück und an der Elektrode abgeschmolzen. Gleichzeitig entsteht durch die Dampfbildung an Werkstück und Draht sowie durch die Verdampfung der Bearbeitungsflüssigkeit eine Gasblase, deren Druck ständig steigt und sehr hoch wird.


Phase 5

Bei der Stromunterbrechung sinkt die Temperatur abrupt und bewirkt eine Implosion der Gasblase. Durch die freiwerdenden Kräfte bei der Impolsion wird das Abschmelzgut aus dem entstandenden Krater hinausgefördert.


Phase 6

Der abgetragene Werkstoff wird in der Bearbeitungsflüssigkeit in der Gestalt kleiner Kugeln (Metallstaub) wieder fest und durch das Filtern der Bearbeitungsflüssigkeit abgeleitet. Die Erosion auf dem Werkstück ist unsymmetrisch. Sie hängt von der Wärmeleitfähigkeit, der Werkstoffabschmelztemperatur und der Dauer sowie der Intensität der Entladung ab. Diese Unsymmetrie bewegt sich jedoch in Bereichen von wenigen 1/1000 mm.

Historische Daten

Im Jahre 1770 stellte der englische Wissenschaftler Priestley den erodierenden Effekt elektrischer Entladungen fest.

Bei der Untersuchung zur Unterdrückung der Erosion an elektrischen Kontakten kamen die sowjetischen Wissenschaftler B. R. Lazarenko und N. I. Lazarenko auf die Idee, den zerstörenden Effekt einer elektrischen Ladung zur Entwicklung eines kontrollierten Metallbearbeitungsverfahrens zu nutzen.

1943 entwickelten Sie ein Bearbeitunsverfahren mit Funkenerosion, bei welchem eine Funkenfolge (elektrische Entladung) zwischen zwei in einer dielektrischen Flüssigkeit getauchten Stromleitern stattfindet.

Das damals angewandte Prinzip des Entladungsgenerators (mit der Bezeichnung Lazarenko-Kreis) kam lange Zeit beim Bau von Generatoren für Funkenerosions-Maschinen zum Einsatz.

Dieser Generatorentyp wird auch heute noch in verbesserter Ausführung für manche Anwendungen benutzt. Die eindrucksvolle Weiterentwicklung der Funkenerosion ist dem Eifer zahlreicher anderer Forscher zu verdanken, welche zur Verbesserung der Grundeingenschaften und ihrer optimalen Nutzung in der heutigen Zeit beigetragen haben.


 
 
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