Erozyon veya elektriksel boşalma ile işleme (EDM), bir parçaya form vermek amacıyla bir elektrik arkı oluşturulan bir işlemdir; ark, işlenecek parça ile bir elektrot arasında oluşur. Erozyon, bir tür talaşlı imalat yöntemi olarak kabul edilir.
Erozyon nedir?
Erozyon veya elektriksel boşalma ile işleme; grafit elektrot (kesici takım) ile işlenecek parça arasında oluşan, hassas biçimde kontrol edilen kıvılcımlardan yararlanan bir talaşlı imalat yöntemidir. Bu işlem bir dielektrik sıvı içinde gerçekleştirilir. Peki dielektrik sıvı nedir? Dielektrik sıvılar, yüksek oranda rafine edilmiş veya sentetik olmalarıyla öne çıkan hidrokarbon ürünleridir.
Bunun yeni bir teknik olmadığını belirtmek gerekir; erozyonun geçmişi, elektrik boşalmalarının aşındırıcı bir etkisi olduğunun keşfedildiği XVIII. yüzyıla kadar uzanır. Erozyonun Sovyet bilim insanları tarafından bir işleme yöntemi olarak kullanılmaya başlanması ise 1943 yılını buldu. İlk erozyon sistemi, dielektrik adı verilen iletken olmayan bir sıvı kullanılarak, birbirinden ayrılan iki iletken arasında üretilen ardışık boşalmalardan oluşan bir devreydi.
Erozyon, işlenecek parça ile bir elektrot arasında bir elektrik arkı oluşturulan ve dielektrik sıvı kullanılarak talaş kaldırılan bir yöntem olarak tanımlanabilir; elektrik arkının ve dolayısıyla malzeme kaldırmanın gerçekleşebilmesi için parçanın ve elektrodun iletken malzemelerden olması gerekir.
Talaşın bir kesici takım tarafından kaldırıldığı diğer işleme süreçlerinin aksine, erozyonda doğrudan temas yoktur. Yani elektrot, işlenecek parçaya fiziksel olarak temas etmeden fazla malzemeyi kaldırır. Bu tekniğin temel avantajı da buradadır: Başka tekniklerle mümkün olmayan karmaşık formlu parçalar işlenebilir.
Çalışma prensibi
Erozyon, gerçekleşebilmek için ısıl enerji kullanır. Bu ısıl enerji sayesinde malzeme ısının etkisiyle kaldırılabilir. Isı, elektrot ile işlenen parça arasında oluşan elektrik akışının meydana getirdiği kıvılcımlar yoluyla üretilir. Erozyonun işleyebilmesi için bazı temel çalışma prensiplerinin sağlanması gerekir.
Bu süreçte elektrik boşalmalarının süresini ve yoğunluğunu kontrol eden bir güç kaynağı bulunmalıdır; ayrıca elektrodun gerçekleştirdiği bir hareket olmalıdır. Talaşı kaldıran kıvılcımların oluşabilmesi için elektrot, parçadan belirli bir mesafede tutulmalıdır. Parça ile elektrot arasındaki bu mesafeye kıvılcım aralığı veya gap denir; bu mesafenin korunabilmesi için iletken olmayan bir dielektrik sıvı bulunmalıdır. Dielektrik sıvı olarak parafinler, mineral yağlar veya deiyonize su kullanılabilir. Bu sıvıların seçimi kullanılan makineye bağlıdır.
Erozyon süreci nasıl gerçekleşir?
Dielektrik sıvı, iletken bir sıvıya dönüşmesi için gereken gerilim uygulanana kadar yalıtkan işlevi görür. Elektrot ve parça yüzeyindeki düzensizlikler sayesinde iki yüzey arasında bir elektrik alanı oluşur. Bu elektrik alanı, parça ile elektrodun birbirine en yakın noktalarında meydana gelir ve bu noktalar arasında boşalma gerçekleşir. Bu köprü oluştuğunda elektronlar ve serbest iyonlar hızlanarak dielektrik sıvı içinde elektriği ileten ve iyonize kolon adı verilen yapıyı oluşturur. Bu aşamada parçacıkların çarpışmasına yol açan kıvılcımlar oluşur.
Erozyon sürecinin aşamalarından biri gaz kabarcığının oluşmasıdır. Bu kabarcık, basıncın sürekli olarak artmasına ve sonunda bir plazma bölgesi oluşmasına neden olur. Plazma maddenin dördüncü hali olarak kabul edilir; erozyonda sıcaklığı 8.000 ile 12.000 santigrat dereceye ulaşır. Bu noktada parça ve elektrot yüzeyindeki malzemenin bir kısmı buharlaşır. Kıvılcım söndüğünde gaz kabarcığı içe doğru çöker, dielektrik sıvı deiyonize olur ve sıcaklık düşer. Bu da malzemenin kopmasına ve dielektrik sıvı içinde bir bulut oluşmasına yol açar. Bunun doğrudan sonucu, işlenen parçanın aşınan yüzeyinde bir tür krater oluşmasıdır.
Bulut soğuduğunda katılaşarak küçük parçacıklara dönüşür; bunlara erozyon talaşı denir.
Erozyon türleri
Erozyonla işlemenin üç türü vardır:
- Dalma erozyon: Elektrot, makinenin kafasına pozitif kutup ve darbeli bir güç kaynağı üzerinden bağlanır. İşlenecek parça negatif kutba bağlanır ve parça ile elektrot arasında bir boşluk oluşur.
- Tel erozyon: Dalma erozyona benzer; ancak elektrodun yerini, elektrikle yüklenen ve bilgisayarlı sayısal kontrolle yönetilen sarf malzemesi bir tel alır.
- Erozyonla taşlama veya delik delme: Tel erozyondan önce yapılan işlemdir. Küçük çaplı ve derin delikler açılır.