1. EDM značilnosti grafitnih materialov.
1.1 Hitrost obdelave praznjenja.
Grafit je nekovinski material z zelo visokim tališčem 3,650 °C, medtem ko ima baker tališče 1,083 °C, tako da lahko grafitna elektroda prenese višje pogoje nastavitve toka.
Ko sta območje praznjenja in velikost elektrode večja, so prednosti visoko učinkovite grobe obdelave grafitnega materiala bolj očitne.
Toplotna prevodnost grafita je 1/3 prevodnosti bakra, toploto, ki nastane med postopkom praznjenja, pa je mogoče uporabiti za učinkovitejše odstranjevanje kovinskih materialov. Zato je učinkovitost obdelave grafita višja od učinkovitosti bakrene elektrode pri srednji in fini obdelavi.
Glede na izkušnje z obdelavo je hitrost obdelave praznjenja grafitne elektrode 1,5–2-krat hitrejša od hitrosti bakrene elektrode pod pravilnimi pogoji uporabe.
1.2.Poraba elektrode.
Grafitna elektroda ima lastnosti, ki lahko prenesejo visoke tokovne pogoje, poleg tega, pod pogojem ustrezne nastavitve grobe obdelave, vključno z obdelovanci iz ogljikovega jekla, proizvedenimi med strojno odstranitvijo v vsebini in delovno tekočino pri visoki temperaturi razgradnje ogljikovih delcev, učinek polarnosti, pod zaradi delne odstranitve vsebine se delci ogljika oprimejo površine elektrode in tvorijo zaščitno plast, kar zagotavlja majhno izgubo grafitne elektrode pri grobi obdelavi ali celo "nič odpadkov".
Glavna izguba elektrode pri EDM izvira iz grobe obdelave. Čeprav je stopnja izgube visoka v nastavljenih pogojih končne obdelave, je tudi skupna izguba nizka zaradi majhnega dodatka za obdelavo, rezerviranega za dele.
Na splošno je izguba grafitne elektrode manjša od izgube bakrene elektrode pri grobi obdelavi z velikim tokom in nekoliko večja kot pri bakreni elektrodi pri končni obdelavi. Izguba elektrode pri grafitni elektrodi je podobna.
1.3 Kakovost površine.
Premer delcev grafitnega materiala neposredno vpliva na površinsko hrapavost EDM. Manjši kot je premer, manjša je lahko površinska hrapavost.
Pred nekaj leti z uporabo grafitnega materiala s premerom delcev phi 5 mikronov je najboljša površina lahko dosegla le VDI18 edm (Ra0,8 mikronov), danes pa lahko premer zrn grafitnih materialov doseže znotraj 3 mikronov phi, kar je najboljša površina lahko doseže stabilno VDI12 edm (Ra0,4 mu m) ali bolj sofisticirano raven, vendar grafitna elektroda odraža edm.
Bakreni material ima nizko upornost in kompaktno strukturo ter ga je mogoče stabilno obdelovati v težkih pogojih. Površinska hrapavost je lahko manjša od Ra0,1 m in jo je mogoče obdelati z ogledalom.
Če torej obdelava z razelektritvijo zasleduje izjemno fino površino, je bolj primerna uporaba bakrenega materiala kot elektrode, kar je glavna prednost bakrene elektrode pred grafitno elektrodo.
Toda bakrena elektroda pod pogojem velike nastavitve toka lahko površino elektrode postane hrapava, pojavi se celo razpoka in grafitni materiali ne bi imeli te težave, zahteva površinske hrapavosti za VDI26 (Ra2,0 mikronov) o obdelavi plesni, z uporabo grafitno elektrodo je mogoče narediti od grobe do fine obdelave, uresničuje enakomeren površinski učinek, površinske napake.
Poleg tega je zaradi različne strukture grafita in bakra korozijska točka površinske razelektritve grafitne elektrode bolj pravilna kot pri bakreni elektrodi. Zato je pri obdelavi enake površinske hrapavosti VDI20 ali večja zrnatost površine obdelovanca, obdelanega z grafitno elektrodo, bolj izrazita in ta učinek površine zrna je boljši od učinka površine praznjenja bakrene elektrode.
1.4. Natančnost obdelave.
Koeficient toplotnega raztezanja grafitnega materiala je majhen, koeficient toplotnega raztezanja bakrenega materiala je 4-krat večji od grafitnega materiala, zato je pri obdelavi praznjenja grafitna elektroda manj nagnjena k deformacijam kot bakrena elektroda, ki lahko postane bolj stabilna in zanesljiva natančnost obdelave.
Zlasti pri obdelavi globokih in ozkih reber se zaradi lokalne visoke temperature bakrena elektroda zlahka upogne, grafitna elektroda pa ne.
Pri bakreni elektrodi z velikim razmerjem med globino in premerom je treba kompenzirati določeno vrednost toplotnega raztezanja, da se popravi velikost med nastavitvijo obdelave, medtem ko grafitna elektroda ni potrebna.
1.5 Teža elektrode.
Grafitni material je manj gost kot baker, teža grafitne elektrode enake prostornine pa je le 1/5 mase bakrene elektrode.
Vidimo, da je uporaba grafita zelo primerna za elektrode z velikim volumnom, ki močno zmanjšajo obremenitev vretena EDM obdelovalnega stroja. Elektroda ne bo povzročala nevšečnosti pri vpenjanju zaradi svoje velike teže in bo povzročila upogibni premik pri obdelavi itd. Vidimo lahko, da je uporaba grafitne elektrode velikega pomena pri obdelavi velikih kalupov.
1.6.Težave pri izdelavi elektrod.
Učinkovitost obdelave grafitnega materiala je dobra. Odpornost na rezanje je le 1/4 odpornosti bakra. Pod pravilnimi pogoji obdelave je učinkovitost rezkanja grafitne elektrode 2-3-krat večja od učinkovitosti bakrene elektrode.
Grafitna elektroda je preprosta za čiščenje kota in se lahko uporablja za obdelavo obdelovanca, ki ga je treba dokončati z več elektrodami, v eno samo elektrodo.
Edinstvena struktura delcev grafitnega materiala preprečuje nastanek robov po rezkanju in oblikovanju elektrode, kar lahko neposredno ustreza zahtevam uporabe, ko se robovi ne zlahka odstranijo pri kompleksnem modeliranju, s čimer se odpravi postopek ročnega poliranja elektrode in prepreči oblika napaka pri spremembi in velikosti zaradi poliranja.
Upoštevati je treba, da ker grafit kopiči prah, bo rezkanje grafita povzročilo veliko prahu, zato mora imeti rezkalni stroj tesnilo in napravo za zbiranje prahu.
Če je treba uporabiti edM za obdelavo grafitne elektrode, njena zmogljivost obdelave ni tako dobra kot bakreni material, hitrost rezanja je približno 40% počasnejša od bakra.
1.7. Namestitev in uporaba elektrod.
Grafitni material ima dobro lepilno lastnost. Uporablja se lahko za lepljenje grafita z vpenjalom z rezkanjem elektrode in praznjenjem, kar lahko prihrani postopek strojne luknje za vijake na materialu elektrode in prihrani delovni čas.
Grafitni material je razmeroma krhek, še posebej majhna, ozka in dolga elektroda, ki se ob zunanji sili med uporabo zlahka zlomi, vendar lahko takoj opazimo, da je elektroda poškodovana.
Če je bakrena elektroda, se bo le upognila in ne zlomila, kar je zelo nevarno in ga je v procesu uporabe težko najti in zlahka privede do odpada obdelovanca.
1.8.Cena.
Bakreni material je neobnovljiv vir, cenovni trend bo postajal vse dražji, medtem ko se cena grafitnega materiala nagiba k stabilizaciji.
Cene bakrenega materiala v zadnjih letih rastejo, glavni proizvajalci grafita, ki izboljšujejo proces proizvodnje grafita, ustvarjajo svojo konkurenčno prednost, zdaj pa je pod enakim obsegom splošnost cen materiala grafitne elektrode in cena materialov bakrene elektrode precejšnja, vendar grafit lahko doseže učinkovito obdelavo kot uporaba bakrene elektrode, da prihrani veliko delovnih ur, kar je enakovredno zmanjšanju proizvodnih stroškov neposredno.
Če povzamemo, med značilnostmi 8 edM grafitne elektrode so njene prednosti očitne: učinkovitost rezkalne elektrode in obdelave praznjenja je bistveno boljša kot pri bakreni elektrodi; velika elektroda ima majhno težo, dobro dimenzijsko stabilnost, tanke elektrode ni enostavno deformirati, tekstura površine pa je boljša od bakrene elektrode.
Pomanjkljivost grafitnega materiala je, da ni primeren za obdelavo s fino površinsko razelektritvijo pod VDI12 (Ra0,4 m), učinkovitost uporabe edM za izdelavo elektrod pa je nizka.
Vendar pa je s praktičnega vidika eden od pomembnih razlogov, ki vplivajo na učinkovito promocijo grafitnih materialov na Kitajskem, ta, da je za rezkalne elektrode potreben poseben stroj za obdelavo grafita, kar postavlja nove zahteve za opremo za obdelavo kalupov, nekaterih malih podjetij morda nima tega stanja.
Na splošno prednosti grafitnih elektrod pokrivajo veliko večino primerov obdelave edM in so vredne popularizacije in uporabe, s precejšnjimi dolgoročnimi koristmi. Pomanjkljivost fine površinske obdelave lahko nadomestimo z uporabo bakrenih elektrod.
2.Izbira materialov grafitnih elektrod za EDM
Za grafitne materiale obstajajo predvsem naslednji štirje indikatorji, ki neposredno določajo učinkovitost materialov:
1) Povprečni premer delcev materiala
Povprečni premer delcev materiala neposredno vpliva na stanje praznjenja materiala.
Manjši kot je povprečni delec grafitnega materiala, bolj enakomerna je razelektritev, bolj stabilna je razelektritev, boljša je kakovost površine in manjša je izguba.
Večja kot je povprečna velikost delcev, boljšo stopnjo odstranitve je mogoče doseči pri grobi obdelavi, vendar je površinski učinek končne obdelave slab in izguba elektrode velika.
2) Upogibna trdnost materiala
Upogibna trdnost materiala je neposreden odraz njegove trdnosti, kar kaže na tesnost njegove notranje strukture.
Material z visoko trdnostjo ima razmeroma dobro odpornost proti praznjenju. Za elektrodo z visoko natančnostjo je treba čim bolj izbrati material z dobro trdnostjo.
3) Trdota materiala po Shoru
Grafit je trši od kovinskih materialov in izguba rezalnega orodja je večja kot izguba rezalne kovine.
Hkrati je visoka trdota grafitnega materiala pri nadzoru izgube izpusta boljša.
4) Inherentna upornost materiala
Hitrost praznjenja grafitnega materiala z visoko inherentno upornostjo bo počasnejša od tiste z nizko upornostjo.
Večja kot je inherentna upornost, manjša je izguba elektrode, vendar večja kot je inherentna upornost, to bo vplivalo na stabilnost razelektritve.
Trenutno je na voljo veliko različnih vrst grafita pri vodilnih svetovnih dobaviteljih grafita.
Na splošno glede na povprečni premer delcev grafitnih materialov, ki jih je treba razvrstiti, je premer delcev ≤ 4 m opredeljen kot fin grafit, delci v 5 ~ 10 m so opredeljeni kot srednji grafit, delci v 10 m zgoraj so opredeljeni kot grobi grafit.
Manjši kot je premer delcev, dražji je material, primernejši grafitni material je mogoče izbrati glede na zahteve in stroške EDM.
3. Izdelava grafitne elektrode
Grafitna elektroda je v glavnem izdelana z rezkanjem.
Z vidika tehnologije obdelave sta grafit in baker dva različna materiala, zato je treba obvladati njihove različne rezalne lastnosti.
Če grafitno elektrodo obdelujemo po postopku bakrene elektrode, se neizogibno pojavijo težave, kot je pogost lom pločevine, kar zahteva uporabo ustreznih rezalnih orodij in rezalnih parametrov.
Obdelovalna grafitna elektroda kot obraba orodja za bakreno elektrodo, z ekonomskega vidika je izbira karbidnega orodja najbolj ekonomična, izberite orodje za diamantno prevleko (imenovano grafitni nož) cena je dražja, vendar je orodje za diamantno prevleko dolgo življenjsko dobo, visoka natančnost obdelave, splošna gospodarska korist je dobra.
Velikost sprednjega kota orodja prav tako vpliva na njegovo življenjsko dobo, sprednji kot 0° orodja bo do 50 % višji od 15° sprednjega kota življenjske dobe orodja, tudi stabilnost rezanja je boljša, vendar večji je kot, boljša je obdelovalna površina, uporaba kota 15° orodja lahko doseže najboljšo obdelovalno površino.
Hitrost rezanja pri obdelavi je mogoče prilagoditi glede na obliko elektrode, običajno 10 m/min, podobno kot pri obdelavi aluminija ali plastike, rezalno orodje je lahko neposredno na in zunaj obdelovanca pri grobi obdelavi in pojav kota pri končni obdelavi zlahka pride do zrušitve in drobljenja, zato se pogosto uporablja način hitre hoje lahkega noža.
Grafitna elektroda v procesu rezanja bo proizvedla veliko prahu, da bi se izognili grafitnim delcem, ki jih vdihava vreteno in vijak stroja, trenutno obstajata dve glavni rešitvi, ena je uporaba posebnega stroja za obdelavo grafita, druga pa je navaden obdelovalni center remont, opremljen s posebno napravo za zbiranje prahu.
Poseben grafitni visokohitrostni rezkalni stroj na trgu ima visoko učinkovitost rezkanja in lahko enostavno zaključi proizvodnjo kompleksnih elektrod z visoko natančnostjo in dobro kakovostjo površine.
Če je za izdelavo grafitne elektrode potreben EDM, je priporočljivo uporabiti fin grafitni material z manjšim premerom delcev.
Učinkovitost strojne obdelave grafita je slaba, manjši kot je premer delcev, večja je učinkovitost rezanja in se je mogoče izogniti neobičajnim težavam, kot so pogosto lomljenje žice in površinske robove.
4. Parametri EDM grafitne elektrode
Izbor EDM parametrov grafita in bakra je precej različen.
Parametri EDM vključujejo predvsem tok, širino impulza, impulzno vrzel in polarnost.
V nadaljevanju so opisane osnove za racionalno uporabo teh glavnih parametrov.
Gostota toka grafitne elektrode je na splošno 10 ~ 12 A/cm2, veliko večja kot pri bakreni elektrodi. Zato je v območju dovoljenega toka na ustreznem območju večji tok izbran, hitrejša bo hitrost obdelave praznjenja grafita, manjša bo izguba elektrode, vendar bo hrapavost površine debelejša.
Večja kot je širina impulza, manjša bo izguba elektrode.
Vendar bo večja širina impulza poslabšala stabilnost obdelave, počasnejšo hitrost obdelave in bolj grobo površino.
Da bi zagotovili nizko izgubo elektrode med grobo obdelavo, se običajno uporablja relativno velika širina impulza, ki lahko učinkovito realizira obdelavo grafitne elektrode z nizko izgubo, ko je vrednost med 100 in 300 US.
Da bi dosegli fino površino in stabilen učinek praznjenja, je treba izbrati manjšo širino impulza.
Na splošno je širina impulza grafitne elektrode približno 40% manjša od širine bakrene elektrode
Impulzna vrzel vpliva predvsem na hitrost obdelave in stabilnost obdelave. Večja kot je vrednost, boljša bo stabilnost obdelave, kar je koristno za doseganje boljše enakomernosti površine, vendar se bo hitrost obdelave zmanjšala.
Pod pogojem zagotavljanja stabilnosti obdelave lahko višjo učinkovitost obdelave dosežemo z izbiro manjše impulzne vrzeli, ko pa je stanje praznjenja nestabilno, lahko večjo učinkovitost obdelave dosežemo z izbiro večje impulzne vrzeli.
Pri obdelavi z razelektritvijo z grafitno elektrodo sta impulzna reža in širina impulza običajno nastavljena na 1:1, medtem ko sta pri obdelavi z bakreno elektrodo impulzna reža in impulzna širina običajno nastavljeni na 1:3.
Pri stabilni obdelavi grafita je mogoče ujemanje razmerja med impulzno vrzeljo in impulzno širino prilagoditi na 2:3.
V primeru majhnega odmika impulza je koristno oblikovati pokrivno plast na površini elektrode, kar pomaga zmanjšati izgubo elektrode.
Izbira polarnosti grafitne elektrode pri EDM je v bistvu enaka kot pri bakreni elektrodi.
V skladu z učinkom polarnosti EDM se obdelava s pozitivno polarnostjo običajno uporablja pri obdelavi matrice jekla, to pomeni, da je elektroda povezana s pozitivnim polom napajalnika, obdelovanec pa z negativnim polom napajalnika.
Z uporabo velikega toka in širine impulza lahko z izbiro obdelave s pozitivno polarnostjo dosežete izjemno nizko izgubo elektrode. Če je polarnost napačna, bo izguba elektrode zelo velika.
Le kadar je potrebna fina obdelava površine manj kot VDI18 (Ra0,8 m) in je širina impulza zelo majhna, se za boljšo kakovost površine uporabi obdelava z negativno polarnostjo, vendar je izguba elektrode velika.
Zdaj so strojna orodja CNC edM opremljena s parametri obdelave z grafitnim praznjenjem.
Uporaba električnih parametrov je inteligentna in jih lahko samodejno generira ekspertni sistem obdelovalnega stroja.
Na splošno lahko stroj konfigurira optimizirane parametre obdelave tako, da izbere par materialov, vrsto nanosa, vrednost hrapavosti površine in vnese območje obdelave, globino obdelave, skaliranje velikosti elektrode itd. Med programiranjem.
Komplet za grafitno elektrodo knjižnice orodij edm z bogatimi parametri obdelave, vrsto materiala lahko izbirate med grobim grafitom, grafitom, grafit ustreza različnim materialom obdelovanca, da razdelite vrsto uporabe za standard, globoki utori, ostra konica, velika območje, velika votlina, kot je fino, zagotavlja tudi nizke izgube, standard, visoko učinkovitost in tako naprej številne vrste prednostne izbire obdelave.
5. Zaključek
Nov material za grafitne elektrode je vredno močno popularizirati in njegove prednosti bo postopoma prepoznala in sprejela domača industrija izdelave kalupov.
Pravilna izbira materialov za grafitne elektrode in izboljšanje povezanih tehnoloških povezav bosta podjetjem, ki proizvajajo kalupe, prinesla visoko učinkovitost, visoko kakovost in nizke stroške.
Čas objave: 4. december 2020