1. Característiques de l'EDM dels materials de grafit.
1.1. Velocitat de mecanitzat de descàrrega.
El grafit és un material no metàl·lic amb un punt de fusió molt alt de 3.650 °C, mentre que el coure té un punt de fusió d'1.083 °C, de manera que l'elèctrode de grafit pot suportar condicions de configuració de corrent més elevades.
Quan l'àrea de descàrrega i l'escala de la mida de l'elèctrode són més grans, els avantatges del mecanitzat en brut d'alta eficiència del material de grafit són més evidents.
La conductivitat tèrmica del grafit és 1/3 que la del coure, i la calor generada durant el procés de descàrrega es pot utilitzar per eliminar materials metàl·lics de manera més eficaç. Per tant, l'eficiència de processament del grafit és superior a la de l'elèctrode de coure en el processament mitjà i fi.
Segons l'experiència de processament, la velocitat de processament de descàrrega de l'elèctrode de grafit és 1,5 ~ 2 vegades més ràpida que la de l'elèctrode de coure en les condicions d'ús correctes.
1.2.Consum d'elèctrodes.
L'elèctrode de grafit té la característica de suportar condicions d'alta intensitat. A més, sota la condició d'un ajust de desbast adequat, incloses les peces d'acer al carboni produïdes durant el mecanitzat, l'eliminació del contingut i el fluid de treball a alta temperatura descomposen les partícules de carboni. L'efecte de polaritat, sota l'acció de l'eliminació parcial del contingut, les partícules de carboni s'adhereixen a la superfície de l'elèctrode per formar una capa protectora, garantint una petita pèrdua de l'elèctrode de grafit en el mecanitzat desbastant o fins i tot "residu zero".
La pèrdua principal de l'elèctrode en la electroerosió prové del mecanitzat en brut. Tot i que la taxa de pèrdua és alta en les condicions d'ajust de l'acabat, la pèrdua global també és baixa a causa del petit marge de mecanitzat reservat per a les peces.
En general, la pèrdua de l'elèctrode de grafit és menor que la de l'elèctrode de coure en el mecanitzat en brut amb corrent elevat i lleugerament superior a la de l'elèctrode de coure en el mecanitzat d'acabat. La pèrdua de l'elèctrode de grafit és similar.
1.3. La qualitat superficial.
El diàmetre de les partícules del material de grafit afecta directament la rugositat superficial de l'EDM. Com més petit sigui el diàmetre, menor serà la rugositat superficial.
Fa uns anys, utilitzant material de grafit amb partícules phi de 5 micres de diàmetre, la millor superfície només podia aconseguir una electroerossió VDI18 (Ra0,8 micres), però avui dia el diàmetre de gra dels materials de grafit s'ha pogut aconseguir dins de les 3 micres de phi, la millor superfície pot aconseguir una electroerossió VDI12 estable (Ra0,4 micres de phi) o un nivell més sofisticat, però l'elèctrode de grafit per reflectir l'electroerosió.
El material de coure té una baixa resistivitat i una estructura compacta, i es pot processar de manera estable en condicions difícils. La rugositat superficial pot ser inferior a Ra0.1 m i es pot processar mitjançant mirall.
Per tant, si el mecanitzat per descàrrega busca una superfície extremadament fina, és més adequat utilitzar material de coure com a elèctrode, que és el principal avantatge de l'elèctrode de coure respecte a l'elèctrode de grafit.
Però l'elèctrode de coure, sota la condició d'un corrent elevat, és fàcil que la superfície de l'elèctrode es torni rugosa, apareixent fins i tot esquerdades, i els materials de grafit no tindrien aquest problema. El requisit de rugositat superficial per al processament de motlles VDI26 (Ra2.0 micres) és important. L'ús d'un elèctrode de grafit pot fer un processament des de gruixut fins fins, aconseguint un efecte superficial uniforme i eliminant els defectes superficials.
A més, a causa de la diferent estructura del grafit i el coure, el punt de corrosió de descàrrega superficial de l'elèctrode de grafit és més regular que el de l'elèctrode de coure. Per tant, quan es processa la mateixa rugositat superficial de VDI20 o superior, la granularitat superficial de la peça processada per l'elèctrode de grafit és més clara, i aquest efecte superficial del gra és millor que l'efecte superficial de descàrrega de l'elèctrode de coure.
1.4. La precisió del mecanitzat.
El coeficient d'expansió tèrmica del material de grafit és petit, el coeficient d'expansió tèrmica del material de coure és 4 vegades superior al del material de grafit, de manera que en el processament de descàrrega, l'elèctrode de grafit és menys propens a la deformació que l'elèctrode de coure, que pot obtenir una precisió de processament més estable i fiable.
Especialment quan es processen nervadures profundes i estretes, l'alta temperatura local fa que l'elèctrode de coure es doblegui fàcilment, però l'elèctrode de grafit no.
Per a elèctrodes de coure amb una gran relació profunditat-diàmetre, s'ha de compensar un cert valor d'expansió tèrmica per corregir la mida durant l'ajust del mecanitzat, mentre que no cal un elèctrode de grafit.
1.5. Pes de l'elèctrode.
El material de grafit és menys dens que el coure, i el pes de l'elèctrode de grafit del mateix volum és només 1/5 del de l'elèctrode de coure.
Es pot veure que l'ús de grafit és molt adequat per a l'elèctrode amb un gran volum, cosa que redueix considerablement la càrrega del cargol de la màquina-eina EDM. L'elèctrode no causarà inconvenients en la subjecció a causa del seu gran pes, i produirà desplaçament de desviació en el processament, etc. Es pot veure que és de gran importància utilitzar elèctrodes de grafit en el processament de motlles a gran escala.
1.6. Dificultat de fabricació d'elèctrodes.
El rendiment de mecanitzat del material de grafit és bo. La resistència al tall és només 1/4 superior a la del coure. En les condicions de processament correctes, l'eficiència del fresat d'elèctrodes de grafit és de 2 a 3 vegades superior a la de l'elèctrode de coure.
L'elèctrode de grafit és fàcil d'esborrar l'angle i es pot utilitzar per processar la peça que s'ha d'acabar amb diversos elèctrodes en un sol elèctrode.
L'estructura única de partícules del material de grafit evita que es produeixin rebaves després del fresat i la conformació dels elèctrodes, cosa que pot satisfer directament els requisits d'ús quan les rebaves no es poden eliminar fàcilment en el modelatge complex, eliminant així el procés de polit manual de l'elèctrode i evitant el canvi de forma i l'error de mida causat pel polit.
Cal tenir en compte que, com que el grafit és acumulació de pols, la mòlta de grafit produirà molta pols, per la qual cosa la fresadora ha de tenir un segell i un dispositiu de recollida de pols.
Si cal utilitzar electroerosió per processar elèctrode de grafit, el seu rendiment de processament no és tan bo com el del material de coure, i la velocitat de tall és aproximadament un 40% més lenta que la del coure.
1.7. Instal·lació i ús d'elèctrodes.
El material de grafit té una bona propietat d'unió. Es pot utilitzar per unir grafit amb el dispositiu fresant l'elèctrode i descarregant-lo, cosa que pot estalviar el procediment de mecanitzat del forat del cargol al material de l'elèctrode i estalviar temps de treball.
El material de grafit és relativament fràgil, especialment l'elèctrode petit, estret i llarg, que és fàcil de trencar quan se sotmet a una força externa durant l'ús, però pot saber immediatament que l'elèctrode s'ha danyat.
Si es tracta d'un elèctrode de coure, només es doblegarà i no es trencarà, cosa que és molt perillosa i difícil de trobar durant el procés d'ús, i fàcilment conduirà a la ferralla de la peça.
1.8.Preu.
El coure és un recurs no renovable, la tendència dels preus serà cada cop més cara, mentre que el preu del grafit tendeix a estabilitzar-se.
L'augment del preu del material de coure en els darrers anys ha fet que els principals fabricants de grafit estiguin millorant el procés de producció de grafit i aconseguint un avantatge competitiu. Ara, amb el mateix volum, el preu general del material d'elèctrode de grafit i el preu dels materials d'elèctrode de coure són força diferents, però el grafit pot aconseguir un processament més eficient que l'ús d'elèctrodes de coure, cosa que equival a una reducció directa del cost de producció.
En resum, entre les 8 característiques edM de l'elèctrode de grafit, els seus avantatges són evidents: l'eficiència de l'elèctrode de fresat i el processament de descàrrega és significativament millor que la de l'elèctrode de coure; l'elèctrode gran té un pes reduït, una bona estabilitat dimensional, l'elèctrode prim no es deforma fàcilment i la textura de la superfície és millor que la de l'elèctrode de coure.
El desavantatge del material de grafit és que no és adequat per al processament de descàrrega superficial fina sota VDI12 (Ra0.4 m), i l'eficiència d'utilitzar edM per fabricar elèctrode és baixa.
Tanmateix, des d'un punt de vista pràctic, una de les raons importants que afecten la promoció efectiva dels materials de grafit a la Xina és que es necessita una màquina especial de processament de grafit per fresar elèctrodes, cosa que planteja nous requisits per als equips de processament de les empreses de motlles, algunes petites empreses poden no tenir aquesta condició.
En general, els avantatges dels elèctrodes de grafit cobreixen la gran majoria d'ocasions de processament d'electroerosió i electroerosió, i són dignes de popularització i aplicació, amb considerables beneficis a llarg termini. La deficiència del processament de superfícies fines es pot compensar mitjançant l'ús d'elèctrodes de coure.
2. Selecció de materials d'elèctrodes de grafit per a electroerosió
Per als materials de grafit, hi ha principalment els quatre indicadors següents que determinen directament el rendiment dels materials:
1) Diàmetre mitjà de les partícules del material
El diàmetre mitjà de les partícules del material afecta directament la condició de descàrrega del material.
Com més petita sigui la partícula mitjana del material de grafit, més uniforme serà la descàrrega, més estable serà la condició de descàrrega, millor serà la qualitat de la superfície i menor serà la pèrdua.
Com més gran sigui la mida mitjana de les partícules, millor serà la taxa d'eliminació en el mecanitzat en brut, però l'efecte superficial de l'acabat serà deficient i la pèrdua d'elèctrode serà gran.
2) La resistència a la flexió del material
La resistència a la flexió d'un material és un reflex directe de la seva resistència, i indica la fermesa de la seva estructura interna.
El material amb alta resistència té un rendiment de resistència a la descàrrega relativament bo. Per a l'elèctrode amb alta precisió, s'ha de seleccionar el material amb bona resistència en la mesura que sigui possible.
3) Duresa Shore del material
El grafit és més dur que els materials metàl·lics i la pèrdua de l'eina de tall és més gran que la del metall de tall.
Al mateix temps, l'alta duresa del material de grafit en el control de pèrdues de descàrrega és millor.
4) La resistivitat inherent del material
La velocitat de descàrrega del material de grafit amb una resistivitat inherent elevada serà més lenta que la de baixa resistivitat.
Com més alta sigui la resistivitat inherent, menor serà la pèrdua d'elèctrode, però com més alta sigui la resistivitat inherent, l'estabilitat de la descàrrega es veurà afectada.
Actualment, hi ha molts graus diferents de grafit disponibles dels principals proveïdors de grafit del món.
Generalment, segons el diàmetre mitjà de les partícules dels materials de grafit que s'han de classificar, un diàmetre de partícula ≤ 4 m es defineix com a grafit fi, unes partícules de 5 a 10 m es defineixen com a grafit mitjà i unes partícules de 10 m superiors es defineixen com a grafit gruixut.
Com més petit sigui el diàmetre de les partícules, més car serà el material i, per tant, es podrà seleccionar un material de grafit més adequat segons els requisits i el cost de l'EDM.
3. Fabricació d'elèctrode de grafit
L'elèctrode de grafit es fabrica principalment per fresat.
Des del punt de vista de la tecnologia de processament, el grafit i el coure són dos materials diferents i cal dominar les seves diferents característiques de tall.
Si l'elèctrode de grafit es processa mitjançant el procés d'elèctrode de coure, inevitablement es produiran problemes, com ara la fractura freqüent de la làmina, que requereix l'ús d'eines de tall i paràmetres de tall adequats.
El mecanitzat d'elèctrodes de grafit és més desgastat que l'eina d'elèctrodes de coure. Des de la perspectiva econòmica, l'elecció d'una eina de carbur és la més econòmica. L'eina de recobriment de diamant (anomenada ganivet de grafit) té un preu més car, però l'eina de recobriment de diamant té una llarga vida útil, una alta precisió de processament i un bon benefici econòmic general.
La mida de l'angle frontal de l'eina també afecta la seva vida útil. L'angle frontal de 0° de l'eina serà fins a un 50% més alt que l'angle frontal de 15° de la vida útil de l'eina. L'estabilitat de tall també és millor, però com més gran sigui l'angle, millor serà la superfície de mecanitzat. L'ús d'un angle de 15° de l'eina pot aconseguir la millor superfície de mecanitzat.
La velocitat de tall en el mecanitzat es pot ajustar segons la forma de l'elèctrode, generalment 10 m/min, similar al mecanitzat d'alumini o plàstic, l'eina de tall pot estar directament sobre i fora de la peça en el mecanitzat en brut, i el fenomen del col·lapse i la fragmentació de l'angle és fàcil de produir en el mecanitzat d'acabat, i sovint s'adopta la manera de caminar ràpidament amb ganivet lleuger.
L'elèctrode de grafit en el procés de tall produirà molta pols. Per evitar que les partícules de grafit s'inhalin al cargol i al cargol de la màquina, hi ha dues solucions principals actualment: una és utilitzar una màquina especial de processament de grafit i l'altra és la reinstal·lació del centre de processament ordinari, equipada amb un dispositiu especial de recollida de pols.
La fresadora especial de grafit d'alta velocitat del mercat té una alta eficiència de fresat i pot completar fàcilment la fabricació d'elèctrodes complexos amb alta precisió i bona qualitat superficial.
Si es necessita EDM per fabricar un elèctrode de grafit, es recomana utilitzar un material de grafit fi amb un diàmetre de partícula més petit.
El rendiment de mecanitzat del grafit és deficient, com més petit sigui el diàmetre de les partícules, més alta serà l'eficiència de tall i es podran evitar problemes anormals com ara la ruptura freqüent del filferro i les franges superficials.
4. Paràmetres EDM de l'elèctrode de grafit
La selecció dels paràmetres d'electroerosió del grafit i el coure és força diferent.
Els paràmetres de l'EDM inclouen principalment el corrent, l'amplada del pols, la bretxa del pols i la polaritat.
A continuació es descriuen les bases per a l'ús racional d'aquests paràmetres principals.
La densitat de corrent de l'elèctrode de grafit és generalment de 10~12 A/cm2, molt més gran que la de l'elèctrode de coure. Per tant, dins del rang de corrent permès a l'àrea corresponent, com més gran sigui el corrent seleccionat, més ràpida serà la velocitat de processament de descàrrega de grafit, més petita serà la pèrdua de l'elèctrode, però la rugositat superficial serà més gruixuda.
Com més gran sigui l'amplada del pols, menor serà la pèrdua de l'elèctrode.
Tanmateix, una amplada de pols més gran empitjorarà l'estabilitat del processament, i la velocitat de processament serà més lenta i la superfície més rugosa.
Per tal de garantir una baixa pèrdua d'elèctrode durant el mecanitzat en brut, normalment s'utilitza una amplada de pols relativament gran, que pot aconseguir eficaçment un mecanitzat de baixa pèrdua d'elèctrode de grafit quan el valor es troba entre 100 i 300 US.
Per obtenir una superfície fina i un efecte de descàrrega estable, s'ha de triar una amplada de pols més petita.
En general, l'amplada de pols de l'elèctrode de grafit és aproximadament un 40% inferior a la de l'elèctrode de coure.
El buit de pols afecta principalment la velocitat de mecanitzat de descàrrega i l'estabilitat del mecanitzat. Com més gran sigui el valor, millor serà l'estabilitat del mecanitzat, cosa que ajuda a obtenir una millor uniformitat superficial, però la velocitat de mecanitzat es reduirà.
Sota la condició de garantir l'estabilitat del processament, es pot obtenir una major eficiència de processament triant un interval de pols més petit, però quan l'estat de descàrrega és inestable, es pot obtenir una major eficiència de processament triant un interval de pols més gran.
En el mecanitzat per descàrrega d'elèctrodes de grafit, la bretxa d'impulsos i l'amplada d'impulsos solen establir-se a 1:1, mentre que en el mecanitzat d'elèctrodes de coure, la bretxa d'impulsos i l'amplada d'impulsos solen establir-se a 1:3.
Sota un processament estable del grafit, la relació de coincidència entre l'interval de pols i l'amplada del pols es pot ajustar a 2:3.
En el cas d'una petita separació d'impulsos, és beneficiós formar una capa de cobertura a la superfície de l'elèctrode, cosa que ajuda a reduir la pèrdua d'elèctrode.
La selecció de polaritat de l'elèctrode de grafit en EDM és bàsicament la mateixa que la de l'elèctrode de coure.
Segons l'efecte de polaritat de l'EDM, el mecanitzat de polaritat positiva s'utilitza normalment quan es mecanitza acer a matriu, és a dir, l'elèctrode està connectat al pol positiu de la font d'alimentació i la peça està connectada al pol negatiu de la font d'alimentació.
Si s'utilitza un corrent i una amplada d'impuls elevats, la selecció del mecanitzat amb polaritat positiva pot aconseguir una pèrdua d'elèctrode extremadament baixa. Si la polaritat és incorrecta, la pèrdua d'elèctrode serà molt gran.
Només quan es requereix que la superfície sigui processada finament a menys de VDI18 (Ra0.8 m) i l'amplada del pols és molt petita, s'utilitza el processament de polaritat negativa per obtenir una millor qualitat superficial, però la pèrdua d'elèctrode és gran.
Ara les màquines-eina CNC per electroerossió estan equipades amb paràmetres de mecanitzat per descàrrega de grafit.
L'ús de paràmetres elèctrics és intel·ligent i pot ser generat automàticament pel sistema expert de la màquina-eina.
Generalment, la màquina pot configurar els paràmetres de processament optimitzats seleccionant el parell de materials, el tipus d'aplicació, el valor de la rugositat superficial i introduint l'àrea de processament, la profunditat de processament, l'escala de la mida de l'elèctrode, etc. durant la programació.
Establir paràmetres de processament rics per a la biblioteca d'elèctrodes de grafit per a màquines-eina d'electroerosió, permet triar entre el tipus de material de grafit gruixut, grafit i grafit que correspon a una varietat de materials de peça, subdividint el tipus d'aplicació per a estàndard, ranura profunda, punta afilada, àrea gran, cavitat gran, com ara fina, també proporciona baixa pèrdua, estàndard, alta eficiència, etc., entre els molts tipus d'elecció de prioritat de processament.
5. Conclusió
Val la pena popularitzar vigorosament el nou material d'elèctrode de grafit i els seus avantatges seran gradualment reconeguts i acceptats per la indústria nacional de fabricació de motlles.
La correcta selecció de materials d'elèctrodes de grafit i la millora dels enllaços tecnològics relacionats aportaran beneficis d'alta eficiència, alta qualitat i baix cost a les empreses de fabricació de motlles.
Data de publicació: 04-des-2020