Drátové elektroerozivní obrábění nástrojové oceli: přetavená vrstva, odstraňování pnutí a dokončovací řezy

Co po sobě elektroerozivní obrábění zanechává

Drátové elektroerozivní obrábění eroduje kov jiskrami a každá jiskra roztaví mikroskopický kráter. Znovu ztuhlý povrch — přetavená vrstva, často nazývaná bílá vrstva, protože se leptá bezstrukturně bíle — má obvykle tloušťku od několika mikrometrů do několika desítek mikrometrů v závislosti na energii řezu. Její vlastnosti se výrazně liší od základní oceli:

• Je to nepopuštěný, křehký martenzit, často tvrdší než základní materiál, často obsahující mikrotrhliny.
• Pod ní leží mělká tepelně ovlivněná oblast, jejíž popuštění bylo změněno.

Na hraně razníku nebo matrice je přetavená vrstva místem, kde začíná vylamování a předčasné únavové trhliny. Na dílech s nízkým namáháním může být přijatelná v řezaném stavu; na pracovních hranách nástrojů se řeší cíleně.

Dokončovací řezy: standardní náprava

Výroba matric zřídka používá jediný řez. Obvyklá posloupnost je:

1. Jeden hrubovací řez při vysoké energii pro rychlost — silná přetavená vrstva, drsný povrch (často Ra 1.6 µm nebo hrubší).
2. Dva až čtyři dokončovací (ořezové) řezy při postupně nižší energii výboje, z nichž každý odebere několik setin milimetru nebo méně. Každý dokončovací řez odstraní poškození z předchozí vrstvy a zanechá vlastní tenčí, méně popraskanou vrstvu.

Při více dokončovacích řezech lze konečnou přetavenou vrstvu snížit na přibližně 1–2 µm nebo méně, jakost povrchu se zlepší směrem k Ra 0.2–0.4 µm a rozměrová přesnost se zpřesní, protože řezy s nízkou energií méně vychylují drát. Nákladem je čas stroje, a proto se počet dokončovacích řezů určuje podle třídy dílu — střižné matrice a nástroje pro jemné vystřihování na velkorysém konci, hrubé práce s vůlí na úsporném konci.

Po řezání odstraní obtahování kamenem nebo lehké leštění kritických hran poslední přetavenou vrstvu mechanicky; u razníků kritických z hlediska únavy není tento krok kosmetický.

Odstraňování pnutí a deformace

Zakalená nástrojová ocel nese zbytkové napětí z kalení a drátové elektroerozivní obrábění odebírá materiál bez vnášení mechanického napětí — rozdělení bloku však umožní stávajícímu napětí se přerozdělit a díl se pohne. Klasické příznaky: rozříznutá deska, která se uzavírá na drát nebo od něj odpruží, a dlouhé díly, které se prohnou po odstranění střední části.

Standardní protiopatření:

• Před elektroerozivním obráběním odstraňte pnutí, kde to popuštění oceli dovolí — popuštění přibližně 25–30 °C pod konečnou popouštěcí teplotou po hrubém obrobení stabilizuje polotovary pro dokončovací práce.
• Strategie řezání: ponechte můstky/spojky, aby výpalek a rám zůstaly spojeny až do konce; nejprve nahrubo otevřete velké otvory, poté dokončujte; vyhněte se rozřezání zakaleného polotovaru na dlouhé, tenké, nepodepřené části v jednom průchodu.
• Nahrubo obrobte s přídavkem, odstraňte pnutí a poté elektroerozivně dokončete na rozměr — posloupnost používaná pro přesné desky matric.

Poznámky k drátu a procesu

Mosazný drát je obecným standardem; povlakované a jemné dráty slouží pro těsné rádiusy a kuželové práce. Protože je elektroerozivní obrábění lhostejné k tvrdosti, je stejně tak metodou pro opravy a úpravy hotových matric — se stejnou disciplínou ohledně přetavené vrstvy uplatněnou na opravenou hranu jako na novou.