1. Charakterystyka EDM materiałów grafitowych.
1.1. Prędkość obróbki rozładowania.
Grafit jest materiałem niemetalicznym o bardzo wysokiej temperaturze topnienia wynoszącej 3650°C, natomiast miedź ma temperaturę topnienia 1083°C, dzięki czemu elektroda grafitowa może wytrzymać większe warunki zadawania prądu.
Gdy obszar wyładowania i skala wielkości elektrody są większe, zalety wysokowydajnej obróbki zgrubnej materiału grafitowego są bardziej oczywiste.
Przewodność cieplna grafitu wynosi 1/3 przewodności cieplnej miedzi, a ciepło wytwarzane podczas procesu wyładowania można wykorzystać do skuteczniejszego usuwania materiałów metalowych. Dlatego wydajność przetwarzania grafitu jest wyższa niż elektrody miedzianej w obróbce średniej i drobnej.
Zgodnie z doświadczeniem w przetwarzaniu, prędkość wyładowania elektrody grafitowej jest 1,5 ~ 2 razy większa niż elektrody miedzianej w odpowiednich warunkach użytkowania.
1.2.Zużycie elektrod.
Elektroda grafitowa ma charakter pozwalający wytrzymać warunki wysokoprądowe, dodatkowo pod warunkiem odpowiedniego nastawienia obróbki zgrubnej, w tym przedmiotów ze stali węglowej powstałych podczas obróbki skrawaniem, usuwania zawartości i płynu roboczego, przy wysokiej temperaturze rozkładu cząstek węgla, efektu polaryzacji, pod wpływem w wyniku częściowego usunięcia zawartości cząsteczki węgla przylgną do powierzchni elektrody, tworząc warstwę ochronną, zapewniając elektrodę grafitową niewielkie straty podczas obróbki zgrubnej lub nawet „zero odpadów”.
Główne straty elektrody w EDM wynikają z obróbki zgrubnej. Chociaż stopień strat jest wysoki w warunkach wiązania wykańczającego, ogólna strata jest również niska ze względu na niewielki naddatek na obróbkę zarezerwowany dla części.
Ogólnie rzecz biorąc, straty elektrody grafitowej są mniejsze niż straty elektrody miedzianej podczas obróbki zgrubnej przy dużym prądzie i nieco większe niż straty elektrody miedzianej podczas obróbki wykańczającej. Strata elektrody grafitowej jest podobna.
1.3.Jakość powierzchni.
Średnica cząstek materiału grafitowego wpływa bezpośrednio na chropowatość powierzchni EDM. Im mniejsza średnica, tym mniejszą chropowatość powierzchni można uzyskać.
Kilka lat temu, stosując materiał grafitowy o średnicy cząstek phi o średnicy 5 mikronów, najlepszą powierzchnię można było osiągnąć jedynie VDI18 edm (Ra0,8 mikrona), obecnie średnicę ziaren materiałów grafitowych udało się osiągnąć w zakresie 3 mikronów phi, najlepszą powierzchnię może osiągnąć stabilny VDI12 edm (Ra0,4 m m) lub bardziej wyrafinowany poziom, ale elektroda grafitowa lustrzana edm.
Materiał miedziany ma niską rezystywność i zwartą strukturę i może być stabilnie przetwarzany w trudnych warunkach. Chropowatość powierzchni może być mniejsza niż Ra0,1 m i może być przetwarzana za pomocą lustra.
Tak więc, jeśli obróbka wyładowcza ma na celu uzyskanie bardzo drobnej powierzchni, bardziej odpowiednie jest użycie materiału miedzianego jako elektrody, co jest główną zaletą elektrody miedzianej w porównaniu z elektrodą grafitową.
Ale elektroda miedziana pod warunkiem ustawienia dużego prądu powierzchnia elektrody łatwo staje się szorstka, pojawiają się nawet pęknięcia, a materiały grafitowe nie będą miały tego problemu, wymagania dotyczące chropowatości powierzchni dla VDI26 (Ra2,0 mikrona) dotyczące obróbki form, przy użyciu elektrodę grafitową można wykonać od obróbki zgrubnej do drobnej, zapewnia jednolity efekt powierzchni, wady powierzchni.
Ponadto, ze względu na różną strukturę grafitu i miedzi, punkt korozji wyładowań powierzchniowych elektrody grafitowej jest bardziej regularny niż elektrody miedzianej. Dlatego też, gdy przetwarzana jest ta sama chropowatość powierzchni VDI20 lub wyższa, ziarnistość powierzchni przedmiotu obrabianego przez elektrodę grafitową jest bardziej wyraźna, a ten efekt powierzchni ziarna jest lepszy niż efekt powierzchni wyładowania elektrody miedzianej.
1.4.Dokładność obróbki.
Współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału grafitowego jest mały, współczynnik rozszerzalności cieplnej materiału miedzianego jest 4 razy większy niż materiału grafitowego, więc w obróbce wyładowczej elektroda grafitowa jest mniej podatna na odkształcenia niż elektroda miedziana, która może uzyskać bardziej stabilną i niezawodna dokładność przetwarzania.
Zwłaszcza przy obróbce głębokich i wąskich żeber, lokalna wysoka temperatura powoduje, że elektroda miedziana łatwo się wygina, ale elektroda grafitowa nie.
W przypadku elektrody miedzianej o dużym stosunku głębokości do średnicy należy skompensować pewną wartość rozszerzalności cieplnej, aby skorygować rozmiar podczas ustawiania obróbki, natomiast elektroda grafitowa nie jest wymagana.
1.5.Waga elektrody.
Materiał grafitowy jest mniej gęsty niż miedź, a masa elektrody grafitowej o tej samej objętości wynosi tylko 1/5 masy elektrody miedzianej.
Można zauważyć, że zastosowanie grafitu jest bardzo odpowiednie dla elektrody o dużej objętości, co znacznie zmniejsza obciążenie wrzeciona obrabiarki EDM. Elektroda nie będzie powodować niedogodności w mocowaniu ze względu na swój duży ciężar, będzie powodować przemieszczenia ugięciowe podczas obróbki itp. Można zauważyć, że zastosowanie elektrody grafitowej w obróbce form na dużą skalę ma ogromne znaczenie.
1.6. Trudności w produkcji elektrod.
Wydajność obróbki materiału grafitowego jest dobra. Opór cięcia wynosi tylko 1/4 oporu miedzi. W odpowiednich warunkach przetwarzania wydajność mielenia elektrody grafitowej jest 2–3 razy większa niż w przypadku elektrody miedzianej.
Elektroda grafitowa jest łatwa do oczyszczenia pod kątem i może być używana do obróbki przedmiotu obrabianego, który powinien zostać wykończony wieloma elektrodami w jedną elektrodę.
Unikalna struktura cząstek materiału grafitowego zapobiega powstawaniu zadziorów po frezowaniu i formowaniu elektrody, co może bezpośrednio spełnić wymagania użytkowe, gdy zadziory nie są łatwo usunięte w złożonym modelowaniu, eliminując w ten sposób proces ręcznego polerowania elektrody i unikając kształtu błąd zmiany i rozmiaru spowodowany polerowaniem.
Należy zauważyć, że ponieważ grafit powoduje gromadzenie się pyłu, grafit podczas mielenia będzie wytwarzał dużo pyłu, dlatego frezarka musi być wyposażona w uszczelkę i urządzenie zbierające pył.
Jeśli konieczne jest użycie EdM do obróbki elektrody grafitowej, jej wydajność przetwarzania nie jest tak dobra jak w przypadku materiału miedzianego, prędkość cięcia jest o około 40% wolniejsza niż w przypadku miedzi.
1.7.Instalacja i użytkowanie elektrod.
Materiał grafitowy ma dobre właściwości wiążące. Można go stosować do łączenia grafitu z uchwytem poprzez frezowanie elektrody i rozładowanie, co pozwala zaoszczędzić procedurę obróbki otworu na śrubę w materiale elektrody i zaoszczędzić czas pracy.
Materiał grafitowy jest stosunkowo kruchy, zwłaszcza mała, wąska i długa elektroda, która łatwo pęka pod wpływem działania siły zewnętrznej podczas użytkowania, ale od razu można rozpoznać, że elektroda została uszkodzona.
Jeśli jest to elektroda miedziana, to tylko się wygnie, a nie złamie, co jest bardzo niebezpieczne i trudne do znalezienia w procesie użytkowania, a łatwo doprowadzi do odpadków obrabianego przedmiotu.
1.8.Cena.
Materiał miedziany jest zasobem nieodnawialnym, trend cenowy będzie coraz droższy, podczas gdy cena materiału grafitowego będzie się stabilizować.
Ceny materiałów miedzianych rosną w ostatnich latach, główni producenci grafitu ulepszają proces produkcji grafitu, zapewniając mu przewagę konkurencyjną, obecnie, przy tej samej wielkości, ogólność ceny materiału elektrody grafitowej i ceny materiałów elektrody miedzianej jest dość, ale grafit może osiągnąć wydajną obróbkę, niż zastosowanie elektrody miedzianej, aby zaoszczędzić dużą liczbę godzin pracy, co równa się bezpośredniemu obniżeniu kosztów produkcji.
Podsumowując, wśród 8 charakterystyk elektrody grafitowej jej zalety są oczywiste: wydajność frezowania elektrody i obróbki wyładowań jest znacznie lepsza niż elektrody miedzianej; duża elektroda ma niewielką wagę, dobrą stabilność wymiarową, cienka elektroda nie jest łatwa do odkształcenia, a tekstura powierzchni jest lepsza niż elektroda miedziana.
Wadą materiału grafitowego jest to, że nie nadaje się on do obróbki wyładowań drobnopowierzchniowych zgodnie z VDI12 (Ra0,4 m), a wydajność wykorzystania EDM do wytwarzania elektrody jest niska.
Jednak z praktycznego punktu widzenia jednym z ważnych powodów wpływających na skuteczną promocję materiałów grafitowych w Chinach jest to, że do frezowania elektrod potrzebna jest specjalna maszyna do obróbki grafitu, co stawia nowe wymagania dotyczące sprzętu do przetwarzania w przedsiębiorstwach produkujących formy, niektóre małe przedsiębiorstwa może nie mieć tego warunku.
Ogólnie rzecz biorąc, zalety elektrod grafitowych obejmują zdecydowaną większość zastosowań w obróbce wgłębnej i są godne popularyzacji i zastosowania, przynosząc znaczne długoterminowe korzyści. Braki w obróbce precyzyjnej powierzchni można uzupełnić stosując elektrody miedziane.
2.Dobór materiałów elektrod grafitowych do obróbki EDM
W przypadku materiałów grafitowych istnieją głównie następujące cztery wskaźniki, które bezpośrednio określają wydajność materiałów:
1) Średnia średnica cząstek materiału
Średnia średnica cząstek materiału ma bezpośredni wpływ na stan wyładowania materiału.
Im mniejsza jest średnia cząstka materiału grafitowego, tym bardziej równomierne jest wyładowanie, im bardziej stabilne są warunki wyładowania, tym lepsza jest jakość powierzchni i tym mniejsze są straty.
Im większy jest średni rozmiar cząstek, tym lepszą szybkość usuwania można uzyskać podczas obróbki zgrubnej, ale efekt powierzchniowy wykończenia jest słaby, a straty elektrody są duże.
2) Wytrzymałość materiału na zginanie
Wytrzymałość na zginanie materiału jest bezpośrednim odzwierciedleniem jego wytrzymałości, wskazującym na szczelność jego wewnętrznej struktury.
Materiał o dużej wytrzymałości ma stosunkowo dobrą odporność na wyładowania. W przypadku elektrody o dużej precyzji należy w miarę możliwości wybierać materiał o dobrej wytrzymałości.
3) Twardość Shore'a materiału
Grafit jest twardszy niż materiały metalowe, a strata narzędzia tnącego jest większa niż strata metalu tnącego.
Jednocześnie lepsza jest wysoka twardość materiału grafitowego w kontroli strat wyładowczych.
4) Wrodzona rezystywność materiału
Szybkość rozładowania materiału grafitowego o wysokiej oporności właściwej będzie wolniejsza niż w przypadku niskiej oporności.
Im wyższa rezystywność wrodzona, tym mniejsza strata elektrody, ale im wyższa oporność wrodzona, tym będzie to miało wpływ na stabilność wyładowania.
Obecnie dostępnych jest wiele różnych gatunków grafitu od wiodących na świecie dostawców grafitu.
Ogólnie rzecz biorąc, w zależności od średniej średnicy cząstek materiałów grafitowych, które mają być sklasyfikowane, średnica cząstek ≤ 4 m jest definiowana jako drobny grafit, cząstki w odległości 5 ~ 10 m są definiowane jako średni grafit, cząstki w odległości 10 m powyżej są definiowane jako gruby grafit.
Im mniejsza jest średnica cząstek, tym droższy jest materiał, tym bardziej odpowiedni materiał grafitowy można wybrać zgodnie z wymaganiami i kosztem obróbki elektroerozyjnej.
3.Wytwarzanie elektrody grafitowej
Elektroda grafitowa jest wytwarzana głównie poprzez frezowanie.
Z punktu widzenia technologii obróbki grafit i miedź to dwa różne materiały i należy poznać ich odmienną charakterystykę skrawania.
Jeżeli elektrodę grafitową poddaje się obróbce metodą elektrody miedzianej, nieuchronnie pojawiają się problemy, takie jak częste pękanie blachy, co wymaga zastosowania odpowiednich narzędzi skrawających i parametrów skrawania.
Obróbka elektrody grafitowej niż zużycie narzędzia elektrodą miedzianą, ze względów ekonomicznych wybór narzędzia węglikowego jest najbardziej ekonomiczny, wybierz narzędzie do powlekania diamentem (tzw. nóż grafitowy), cena jest droższa, ale narzędzie do powlekania diamentem ma długą żywotność, wysoką precyzję obróbki, ogólne korzyści gospodarcze są dobre.
Rozmiar przedniego kąta narzędzia wpływa również na jego żywotność, przedni kąt 0° narzędzia będzie do 50% większy niż 15° przedni kąt narzędzia, stabilność cięcia jest również lepsza, ale im większy kąt, tym lepsza powierzchnia obróbki, zastosowanie kąta narzędzia 15° pozwala uzyskać najlepszą powierzchnię obróbki.
Prędkość skrawania podczas obróbki można regulować w zależności od kształtu elektrody, zwykle 10 m/min, podobnie jak w przypadku obróbki aluminium lub tworzywa sztucznego, narzędzie tnące może znajdować się bezpośrednio na przedmiocie obrabianym i poza nim podczas obróbki zgrubnej oraz zjawisko kąta Podczas obróbki wykańczającej łatwo dochodzi do zapadania się i fragmentacji, dlatego często przyjmuje się metodę szybkiego chodzenia lekkim nożem.
Elektroda grafitowa w procesie cięcia będzie wytwarzać dużo pyłu, aby uniknąć wdychania cząstek grafitu wrzeciona i śruby, obecnie istnieją dwa główne rozwiązania, jedno polega na zastosowaniu specjalnej maszyny do obróbki grafitu, drugie to zwykłe centrum obróbcze po remoncie, wyposażony w specjalne urządzenie do zbierania pyłu.
Specjalna grafitowa frezarka szybkobieżna dostępna na rynku ma wysoką wydajność frezowania i może z łatwością zakończyć produkcję złożonych elektrod z dużą precyzją i dobrą jakością powierzchni.
Jeżeli do wykonania elektrody grafitowej potrzebna jest elektroerozja, zaleca się użycie drobnego materiału grafitowego o mniejszej średnicy cząstek.
Wydajność obróbki grafitu jest słaba, im mniejsza jest średnica cząstek, tym wyższą można uzyskać wydajność cięcia i można uniknąć nietypowych problemów, takich jak częste łamanie drutu i prążki na powierzchni.
4. Parametry EDM elektrody grafitowej
Dobór parametrów EDM grafitu i miedzi jest zupełnie inny.
Parametry EDM obejmują głównie prąd, szerokość impulsu, przerwę impulsową i polaryzację.
Poniżej opisano podstawy racjonalnego wykorzystania tych głównych parametrów.
Gęstość prądu elektrody grafitowej wynosi zazwyczaj 10 ~ 12 A/cm2 i jest znacznie większa niż gęstość prądu elektrody miedzianej. Dlatego też, w zakresie prądu dozwolonego w odpowiednim obszarze, im większy zostanie wybrany prąd, tym większa będzie prędkość przetwarzania wyładowań grafitowych, tym mniejsza będzie strata elektrody, ale chropowatość powierzchni będzie większa.
Im większa szerokość impulsu, tym mniejsza będzie strata elektrody.
Jednakże większa szerokość impulsu pogorszy stabilność obróbki, prędkość obróbki będzie mniejsza, a powierzchnia będzie bardziej chropowata.
Aby zapewnić niskie straty elektrody podczas obróbki zgrubnej, zwykle stosuje się stosunkowo dużą szerokość impulsu, która może skutecznie realizować obróbkę niskostratną elektrody grafitowej, gdy wartość wynosi od 100 do 300 US.
Aby uzyskać drobną powierzchnię i stabilny efekt wyładowania, należy wybrać mniejszą szerokość impulsu.
Ogólnie szerokość impulsu elektrody grafitowej jest o około 40% mniejsza niż elektrody miedzianej
Szczelina impulsowa wpływa głównie na prędkość obróbki wyładowczej i stabilność obróbki. Im większa wartość, tym lepsza będzie stabilność obróbki, co jest pomocne w uzyskaniu lepszej jednorodności powierzchni, ale prędkość obróbki będzie zmniejszona.
Pod warunkiem zapewnienia stabilności przetwarzania, wyższą wydajność przetwarzania można uzyskać wybierając mniejszą przerwę impulsową, natomiast gdy stan rozładowania jest niestabilny, wyższą wydajność przetwarzania można uzyskać wybierając większą przerwę impulsową.
W obróbce elektrodą grafitową odstęp między impulsami i szerokość impulsu są zwykle ustawiane na 1:1, podczas gdy w obróbce elektrody miedzianej odstęp między impulsami i szerokość impulsu są zwykle ustawiane na 1:3.
W przypadku stabilnej obróbki grafitu współczynnik dopasowania pomiędzy przerwą impulsową a szerokością impulsu można ustawić na 2:3.
W przypadku małego odstępu impulsu korzystne jest utworzenie na powierzchni elektrody warstwy kryjącej, co pomaga w zmniejszeniu strat elektrody.
Wybór polaryzacji elektrody grafitowej w EDM jest w zasadzie taki sam, jak w przypadku elektrody miedzianej.
Zgodnie z efektem polaryzacji EDM, podczas obróbki stali matrycowej zwykle stosuje się obróbkę z polaryzacją dodatnią, to znaczy elektroda jest podłączona do bieguna dodatniego źródła zasilania, a przedmiot obrabiany jest podłączony do bieguna ujemnego źródła zasilania.
Wykorzystując duży prąd i szerokość impulsu, wybierając obróbkę z dodatnią polaryzacją, można osiągnąć wyjątkowo niskie straty elektrody. Jeśli biegunowość jest niewłaściwa, strata elektrody będzie bardzo duża.
Tylko wtedy, gdy wymagana jest precyzyjna obróbka powierzchni mniejsza niż VDI18 (Ra0,8 m), a szerokość impulsu jest bardzo mała, stosuje się obróbkę z ujemną polaryzacją w celu uzyskania lepszej jakości powierzchni, ale strata elektrody jest duża.
Obecnie obrabiarki CNC EdM są wyposażone w parametry obróbki wyładowczej grafitu.
Wykorzystanie parametrów elektrycznych jest inteligentne i może być generowane automatycznie przez system ekspertowy obrabiarki.
Ogólnie rzecz biorąc, maszyna może skonfigurować zoptymalizowane parametry przetwarzania, wybierając parę materiałów, rodzaj zastosowania, wartość chropowatości powierzchni i wprowadzając obszar obróbki, głębokość obróbki, skalowanie rozmiaru elektrody itp. Podczas programowania.
Zestaw elektrod grafitowych z biblioteki obrabiarek EDM bogatych parametrów przetwarzania, rodzaj materiału można wybrać spośród grubego grafitu, grafitu, grafit odpowiada różnorodnym materiałom przedmiotu obrabianego, aby podzielić typ zastosowania na standardowy, głęboki rowek, ostry punkt, duży obszar, duża wnęka, taka jak drobna, zapewnia również niskie straty, standard, wysoką wydajność i tak dalej, wiele rodzajów wyboru priorytetu przetwarzania.
5.Wniosek
Warto aktywnie popularyzować nowy materiał elektrod grafitowych, a jego zalety będą stopniowo rozpoznawane i akceptowane przez krajowy przemysł produkujący formy.
Właściwy dobór materiałów elektrod grafitowych i ulepszenie powiązanych powiązań technologicznych zapewni przedsiębiorstwom produkującym formy wysoką wydajność, wysoką jakość i niskie koszty
Czas publikacji: 04 grudnia 2020 r