تُستخدم تقنية EDM بشكل أساسي في تشكيل القوالب والأجزاء ذات الأشكال المعقدة من الثقوب والتجاويف؛ ومعالجة المواد الموصلة المختلفة، مثل السبائك الصلبة والفولاذ المقوى؛ ومعالجة الثقوب العميقة والدقيقة، والثقوب ذات الأشكال الخاصة، والأخاديد العميقة، والوصلات الضيقة، وقطع الشرائح الرقيقة، وما إلى ذلك؛ وتشكيل أدوات التشكيل المختلفة، والقوالب، ومقاييس حلقات الخيوط، وما إلى ذلك.

مبدأ المعالجة

أثناء عملية التفريغ الكهربائي، يتم توصيل قطب الأداة وقطعة العمل بقطبي مصدر الطاقة النبضي، ويتم غمرهما في سائل التشغيل، أو يتم شحن سائل التشغيل في فجوة التفريغ. ويتم التحكم في قطب الأداة لتغذية قطعة العمل من خلال نظام التحكم الآلي في الفجوة. عندما تصل الفجوة بين القطبين إلى مسافة معينة، يؤدي جهد النبضة المطبق عليهما إلى تفريغ سائل التشغيل وتوليد شرارة كهربائية.

في القناة الدقيقة للتفريغ، تتركز كمية كبيرة من الطاقة الحرارية بشكل فوري، حيث تصل درجة الحرارة إلى 10000 درجة مئوية، ويحدث تغير حاد في الضغط، مما يؤدي إلى انصهار وتبخر المواد المعدنية النزرة الموجودة على سطح العمل في هذه النقطة، وانفجارها داخل سائل التشغيل، ثم تكثفها بسرعة لتشكل جزيئات معدنية صلبة، يحملها سائل التشغيل بعيدًا. في هذه اللحظة، تترك آثار حفر صغيرة على سطح قطعة العمل، ويتوقف التفريغ لفترة وجيزة، ليعود سائل التشغيل بين القطبين إلى حالة العزل.

ثم ينهار جهد النبضة التالي عند نقطة أخرى حيث تكون الأقطاب الكهربائية قريبة نسبيًا من بعضها البعض، مما ينتج عنه تفريغ شراري ويكرر العملية. وبالتالي، على الرغم من أن كمية المعدن المتآكل لكل نبضة تفريغ صغيرة جدًا، إلا أنه يمكن تآكل كمية أكبر من المعدن بسبب آلاف نبضات التفريغ في الثانية، مع إنتاجية معينة.

في ظل الحفاظ على فجوة تفريغ ثابتة بين قطب الأداة وقطعة العمل، يتآكل معدن قطعة العمل أثناء تغذية قطب الأداة باستمرار داخلها، وفي النهاية يتم تشكيل الشكل المطابق لشكل قطب الأداة. لذلك، طالما أن شكل قطب الأداة ونمط الحركة النسبية بينه وبين قطعة العمل مناسبان، يمكن تشكيل مجموعة متنوعة من الأشكال المعقدة. عادةً ما تُصنع أقطاب الأدوات من مواد مقاومة للتآكل ذات موصلية جيدة، ونقطة انصهار عالية، وسهولة في المعالجة، مثل النحاس، والجرافيت، وسبائك النحاس والتنغستن، والموليبدينوم. خلال عملية التشغيل، يتعرض قطب الأداة أيضًا للفقد، ولكنه أقل من مقدار تآكل معدن قطعة العمل، أو يكاد يكون معدومًا.

يلعب سائل التشغيل، كوسيط للتفريغ، دورًا في التبريد وإزالة الرقائق أثناء المعالجة. ومن سوائل التشغيل الشائعة تلك ذات اللزوجة المنخفضة ونقطة الوميض العالية والأداء المستقر، مثل الكيروسين والماء منزوع الأيونات والمستحلبات. آلة الشرارة الكهربائية هي نوع من التفريغ ذاتي الإثارة، وتتميز بما يلي: يكون لقطبي التفريغ الشراري جهد عالٍ قبل التفريغ، وعندما يقترب القطبان، ينهار الوسط، ثم يحدث التفريغ الشراري. ومع عملية الانهيار، تنخفض المقاومة بين القطبين بشكل حاد، وينخفض ​​الجهد بينهما أيضًا بشكل حاد. يجب إخماد قناة الشرارة في الوقت المناسب بعد استمرارها لفترة قصيرة (عادةً 10⁷ إلى 10⁻³ ثانية) للحفاظ على خصائص "القطب البارد" للتفريغ الشراري (أي أن الطاقة الحرارية الناتجة عن تحويل طاقة القناة لا تصل إلى عمق القطب في الوقت المناسب)، بحيث يتم تطبيق طاقة القناة في نطاق أدنى. يمكن أن يتسبب تأثير طاقة القناة في تآكل القطب موضعيًا. تُعرف ظاهرة التآكل الناتجة عن استخدام التفريغ الشراري في عمليات التشغيل الأبعاد للمواد باسم التشغيل الكهربائي بالشرارة. يُعدّ التشغيل الكهربائي بالشرارة (EDM) عملية تفريغ شراري في وسط سائل ضمن نطاق جهد منخفض. ويمكن تقسيم التشغيل الكهربائي بالشرارة إلى خمسة أنواع، وذلك وفقًا لشكل قطب الأداة وخصائص الحركة النسبية بين قطب الأداة وقطعة العمل. النوع الأول هو القطع السلكي، حيث يتم استخدام سلك متحرك محوريًا كقطب أداة، بينما تتحرك قطعة العمل على طول الشكل والحجم المطلوبين. النوع الثاني هو الطحن، حيث يتم استخدام سلك أو عجلة طحن موصلة للتشكيل كقطب أداة لعمل ثقوب المفاتيح أو الطحن التشكيلي. يُستخدم التشغيل الكهربائي بالشرارة في تشغيل حلقات قياس الخيوط، وحلقات قياس سدادات الخيوط [1]، والتروس، وغيرها. كما يُستخدم في معالجة الثقوب الصغيرة، وسبائك الأسطح، وتقوية الأسطح، وغيرها من أنواع المعالجة. يستطيع التشغيل الكهربائي بالشرارة معالجة المواد والأشكال المعقدة التي يصعب قطعها باستخدام طرق التشغيل العادية. لا يتطلب التشغيل قوة قطع، ولا ينتج عنه نتوءات أو أخاديد قطع أو عيوب أخرى. لا يشترط أن تكون مادة قطب الأداة أصلب من مادة قطعة العمل. يعتمد التشغيل الكهربائي بالشرارة بشكل مباشر على الطاقة الكهربائية، مما يسهل أتمتة العملية. بعد المعالجة، ينتج السطح طبقة تحول، والتي يجب إزالتها بشكل أكبر في بعض التطبيقات؛ ومن الصعب التعامل مع تلوث الدخان الناتج عن تنقية ومعالجة سائل التشغيل.