1.Caratteristiche EDM dei materiali in grafite.
1.1.Velocità di lavorazione dello scarico.
La grafite è un materiale non metallico con un punto di fusione molto elevato di 3.650 ° C, mentre il rame ha un punto di fusione di 1.083 ° C, quindi l'elettrodo di grafite può resistere a condizioni di impostazione della corrente maggiori.
Quando l'area di scarico e la scala delle dimensioni dell'elettrodo sono maggiori, i vantaggi della sgrossatura ad alta efficienza del materiale di grafite sono più evidenti.
La conduttività termica della grafite è 1/3 di quella del rame e il calore generato durante il processo di scarica può essere utilizzato per rimuovere i materiali metallici in modo più efficace. Pertanto, l'efficienza di lavorazione della grafite è superiore a quella dell'elettrodo di rame nella lavorazione media e fine.
Secondo l'esperienza di lavorazione, la velocità di scarica dell'elettrodo di grafite è 1,5~2 volte più veloce di quella dell'elettrodo di rame nelle condizioni di utilizzo corrette.
1.2.Consumo degli elettrodi.
L'elettrodo di grafite ha la caratteristica di resistere a condizioni di corrente elevata, inoltre, a condizione di un'adeguata impostazione di sgrossatura, compresi i pezzi in acciaio al carbonio prodotti durante la lavorazione, rimozione del contenuto e del fluido di lavoro ad alta temperatura, decomposizione delle particelle di carbonio, l'effetto di polarità, sotto Grazie all'azione di rimozione parziale del contenuto, le particelle di carbonio aderiranno alla superficie dell'elettrodo per formare uno strato protettivo, garantendo all'elettrodo di grafite piccole perdite durante la lavorazione grossolana o addirittura "zero sprechi".
La principale perdita dell'elettrodo nell'EDM deriva dalla lavorazione di sgrossatura. Sebbene il tasso di perdita sia elevato nelle condizioni di finitura, anche la perdita complessiva è bassa a causa del piccolo sovrametallo riservato alle parti.
In generale, la perdita dell'elettrodo di grafite è inferiore a quella dell'elettrodo di rame nelle lavorazioni di sgrossatura con corrente elevata e leggermente superiore a quella dell'elettrodo di rame nelle lavorazioni di finitura. La perdita dell'elettrodo dell'elettrodo di grafite è simile.
1.3.La qualità della superficie.
Il diametro delle particelle del materiale di grafite influisce direttamente sulla rugosità superficiale dell'EDM. Minore è il diametro, minore è la rugosità superficiale che si può ottenere.
Alcuni anni fa utilizzando particelle phi di 5 micron di diametro di materiale di grafite, la migliore superficie poteva raggiungere solo VDI18 edm (Ra0,8 micron), oggigiorno il diametro dei grani dei materiali di grafite è stato in grado di raggiungere entro 3 micron di phi, la migliore superficie può raggiungere un livello stabile di elettroerosione VDI12 (Ra0,4 mu m) o più sofisticato, ma l'elettrodo di grafite rispecchia l'elettroerosione.
Il materiale in rame ha una bassa resistività e una struttura compatta e può essere lavorato stabilmente in condizioni difficili. La rugosità superficiale può essere inferiore a Ra0,1 m e può essere elaborata mediante specchio.
Pertanto, se la lavorazione a scarica richiede una superficie estremamente fine, è più adatto utilizzare materiale di rame come elettrodo, che è il vantaggio principale dell'elettrodo di rame rispetto all'elettrodo di grafite.
Ma con l'elettrodo di rame in condizioni di elevata impostazione della corrente, la superficie dell'elettrodo diventa facilmente ruvida, appare anche fessurata e i materiali in grafite non presentano questo problema, i requisiti di rugosità superficiale per VDI26 (Ra2,0 micron) sulla lavorazione dello stampo, utilizzando un elettrodo di grafite può essere eseguito dalla lavorazione grossolana a quella fine, realizza l'effetto superficiale uniforme, i difetti superficiali.
Inoltre, a causa della diversa struttura della grafite e del rame, il punto di corrosione da scarica superficiale dell'elettrodo di grafite è più regolare di quello dell'elettrodo di rame. Pertanto, quando viene lavorata la stessa rugosità superficiale di VDI20 o superiore, la granularità della superficie del pezzo lavorato dall'elettrodo di grafite è più distinta e questo effetto della superficie della grana è migliore dell'effetto della superficie di scarica dell'elettrodo di rame.
1.4.La precisione della lavorazione.
Il coefficiente di dilatazione termica del materiale di grafite è piccolo, il coefficiente di dilatazione termica del materiale di rame è 4 volte quello del materiale di grafite, quindi nel processo di scarica, l'elettrodo di grafite è meno incline alla deformazione rispetto all'elettrodo di rame, che può ottenere più stabile e precisione di elaborazione affidabile.
Soprattutto quando viene lavorata una nervatura profonda e stretta, l'elevata temperatura locale fa sì che l'elettrodo di rame si pieghi facilmente, ma l'elettrodo di grafite no.
Per gli elettrodi di rame con un ampio rapporto profondità-diametro, è necessario compensare un certo valore di espansione termica per correggere le dimensioni durante l'impostazione della lavorazione, mentre non è richiesto l'elettrodo di grafite.
1.5.Peso dell'elettrodo.
Il materiale di grafite è meno denso del rame e il peso dell'elettrodo di grafite a parità di volume è solo 1/5 di quello dell'elettrodo di rame.
Si può vedere che l'uso della grafite è molto adatto per elettrodi di grande volume, il che riduce notevolmente il carico del mandrino della macchina utensile per elettroerosione. L'elettrodo non causerà inconvenienti nel bloccaggio a causa del suo peso elevato e produrrà uno spostamento di deflessione durante la lavorazione, ecc. Si può vedere che è di grande importanza utilizzare l'elettrodo di grafite nella lavorazione di stampi su larga scala.
1.6.Difficoltà nella produzione degli elettrodi.
Le prestazioni di lavorazione del materiale di grafite sono buone. La resistenza al taglio è solo 1/4 di quella del rame. Nelle corrette condizioni di lavorazione, l'efficienza della fresatura dell'elettrodo di grafite è 2~3 volte quella dell'elettrodo di rame.
L'elettrodo di grafite è facile da pulire l'angolo e può essere utilizzato per trasformare il pezzo in lavorazione che dovrebbe essere rifinito da più elettrodi in un unico elettrodo.
L'esclusiva struttura particellare del materiale di grafite impedisce la formazione di bave dopo la fresatura e la formatura dell'elettrodo, il che può soddisfare direttamente i requisiti di utilizzo quando le bave non vengono facilmente rimosse nella modellazione complessa, eliminando così il processo di lucidatura manuale dell'elettrodo ed evitando la forma errore di modifica e dimensione causato dalla lucidatura.
Va notato che, poiché la grafite è un accumulo di polvere, la fresatura della grafite produrrà molta polvere, quindi la fresatrice deve essere dotata di un dispositivo di tenuta e di raccolta della polvere.
Se è necessario utilizzare l'elettroerosione per lavorare l'elettrodo di grafite, le sue prestazioni di lavorazione non sono buone come quelle del materiale in rame, la velocità di taglio è circa il 40% più lenta rispetto al rame.
1.7.Installazione e utilizzo dell'elettrodo.
Il materiale di grafite ha buone proprietà di legame. Può essere utilizzato per legare la grafite all'attrezzatura fresando l'elettrodo e scaricando, il che può salvare la procedura di lavorazione del foro della vite sul materiale dell'elettrodo e risparmiare tempo di lavoro.
Il materiale di grafite è relativamente fragile, in particolare l'elettrodo piccolo, stretto e lungo, che è facile da rompere se sottoposto a forza esterna durante l'uso, ma può immediatamente riconoscere che l'elettrodo è stato danneggiato.
Se si tratta di un elettrodo di rame, si piegherà e non si romperà, il che è molto pericoloso e difficile da trovare durante il processo di utilizzo e porterà facilmente allo scarto del pezzo.
1.8.Prezzo.
Il materiale di rame è una risorsa non rinnovabile, l'andamento dei prezzi diventerà sempre più caro, mentre il prezzo del materiale di grafite tende a stabilizzarsi.
Il prezzo del materiale in rame è aumentato negli ultimi anni, i principali produttori di grafite hanno migliorato il processo di produzione della grafite ottenendo un vantaggio competitivo, ora, a parità di volume, la generalità del prezzo del materiale per elettrodi di grafite e il prezzo dei materiali per elettrodi di rame è abbastanza, ma la grafite può ottenere una lavorazione efficiente, rispetto all'uso dell'elettrodo di rame per risparmiare un gran numero di ore di lavoro, equivalenti a ridurre direttamente i costi di produzione.
Riassumendo, tra le 8 caratteristiche edM dell'elettrodo di grafite, i suoi vantaggi sono evidenti: l'efficienza dell'elettrodo di fresatura e del trattamento di scarica è significativamente migliore di quella dell'elettrodo di rame; l'elettrodo grande ha un peso ridotto, una buona stabilità dimensionale, un elettrodo sottile non è facile da deformare e la struttura della superficie è migliore dell'elettrodo di rame.
Lo svantaggio del materiale in grafite è che non è adatto per il trattamento di scariche superficiali fini con VDI12 (Ra0,4 m) e l'efficienza dell'utilizzo dell'edM per realizzare l'elettrodo è bassa.
Tuttavia, da un punto di vista pratico, uno dei motivi importanti che influenzano l'efficace promozione dei materiali di grafite in Cina è che per la fresatura degli elettrodi è necessaria una speciale macchina per la lavorazione della grafite, che presenta nuovi requisiti per le attrezzature di lavorazione delle imprese di stampi, alcune piccole imprese potrebbe non avere questa condizione.
In generale, i vantaggi degli elettrodi in grafite coprono la stragrande maggioranza delle occasioni di lavorazione edM e meritano di essere divulgati e applicati, con notevoli benefici a lungo termine. La carenza di lavorazione superficiale fine può essere compensata mediante l'uso di elettrodi di rame.
2.Selezione dei materiali degli elettrodi in grafite per l'elettroerosione
Per i materiali in grafite, esistono principalmente i seguenti quattro indicatori che determinano direttamente le prestazioni dei materiali:
1) Diametro medio delle particelle del materiale
Il diametro medio delle particelle del materiale influisce direttamente sulle condizioni di scarico del materiale.
Più piccola è la particella media di materiale di grafite, più uniforme è la scarica, più stabile è la condizione di scarica, migliore è la qualità della superficie e minore è la perdita.
Maggiore è la dimensione media delle particelle, migliore sarà il tasso di rimozione nella lavorazione di sgrossatura, ma l'effetto superficiale della finitura è scarso e la perdita dell'elettrodo è elevata.
2) La resistenza alla flessione del materiale
La resistenza alla flessione di un materiale è un riflesso diretto della sua resistenza, indicando la tenuta della sua struttura interna.
Il materiale ad alta resistenza ha prestazioni di resistenza allo scarico relativamente buone. Per l'elettrodo ad alta precisione, è necessario selezionare il più possibile il materiale con una buona resistenza.
3) Durezza Shore del materiale
La grafite è più dura dei materiali metallici e la perdita dell'utensile da taglio è maggiore di quella del metallo da taglio.
Allo stesso tempo, l'elevata durezza del materiale di grafite nel controllo della perdita di scarico è migliore.
4) La resistività intrinseca del materiale
La velocità di scarica del materiale di grafite con elevata resistività intrinseca sarà più lenta di quella con bassa resistività.
Maggiore è la resistività intrinseca, minore è la perdita dell'elettrodo, ma maggiore è la resistività intrinseca, la stabilità della scarica sarà influenzata.
Al momento, sono disponibili molti gradi diversi di grafite presso i principali fornitori di grafite del mondo.
Generalmente, in base al diametro medio delle particelle dei materiali di grafite da classificare, il diametro delle particelle ≤ 4 m è definito come grafite fine, le particelle di 5~10 m sono definite come grafite media, le particelle di 10 m sopra sono definite come grafite grossolana.
Quanto più piccolo è il diametro delle particelle, tanto più costoso è il materiale, tanto più adatto è il materiale di grafite che può essere selezionato in base ai requisiti e al costo dell'EDM.
3.Fabbricazione dell'elettrodo di grafite
L'elettrodo di grafite è realizzato principalmente mediante fresatura.
Dal punto di vista della tecnologia di lavorazione, la grafite e il rame sono due materiali diversi e le loro diverse caratteristiche di taglio dovrebbero essere padroneggiate.
Se l'elettrodo di grafite viene lavorato con il processo dell'elettrodo di rame, si verificheranno inevitabilmente dei problemi, come la frequente frattura del foglio, che richiede l'uso di utensili da taglio e parametri di taglio adeguati.
Lavorando l'elettrodo di grafite rispetto all'usura dell'elettrodo di rame, dal punto di vista economico, la scelta dell'utensile in metallo duro è la più economica, scegliere l'utensile di rivestimento diamantato (chiamato coltello di grafite) il prezzo è più costoso, ma l'utensile di rivestimento diamantato ha una lunga durata, elevata precisione di lavorazione, il beneficio economico complessivo è buono.
Anche la dimensione dell'angolo anteriore dell'utensile influisce sulla sua durata utile, l'angolo anteriore di 0° dell'utensile sarà fino al 50% superiore all'angolo anteriore di 15° della durata utile dell'utensile, anche la stabilità di taglio è migliore, ma la maggiore è l'angolo, migliore è la superficie di lavorazione, l'uso dell'angolo di 15° dell'utensile può ottenere la migliore superficie di lavorazione.
La velocità di taglio nella lavorazione può essere regolata in base alla forma dell'elettrodo, solitamente 10 m/min, simile alla lavorazione dell'alluminio o della plastica, l'utensile da taglio può essere direttamente inserito e disinserito dal pezzo nella lavorazione di sgrossatura e il fenomeno dell'angolo Il collasso e la frammentazione sono facili da verificare nella lavorazione di finitura e spesso viene adottato il metodo della camminata veloce del coltello leggero.
L'elettrodo di grafite nel processo di taglio produrrà molta polvere, per evitare l'inalazione di particelle di grafite nel mandrino e nella vite della macchina, al momento ci sono due soluzioni principali, una è quella di utilizzare una speciale macchina per la lavorazione della grafite, l'altra è il normale centro di lavorazione refit, dotato di apposito dispositivo di raccolta polveri.
La speciale fresatrice ad alta velocità per grafite presente sul mercato ha un'elevata efficienza di fresatura e può facilmente completare la produzione di elettrodi complessi con elevata precisione e buona qualità superficiale.
Se è necessaria l'elettroerosione per realizzare un elettrodo di grafite, si consiglia di utilizzare un materiale di grafite fine con un diametro delle particelle più piccolo.
Le prestazioni di lavorazione della grafite sono scarse, minore è il diametro delle particelle, maggiore è l'efficienza di taglio che si può ottenere e si possono evitare problemi anomali come la frequente rottura del filo e le frange superficiali.
Parametri 4.EDM dell'elettrodo di grafite
La selezione dei parametri EDM della grafite e del rame è abbastanza diversa.
I parametri dell'EDM includono principalmente corrente, larghezza dell'impulso, gap dell'impulso e polarità.
Di seguito vengono descritte le basi per l'uso razionale di questi parametri principali.
La densità di corrente dell'elettrodo di grafite è generalmente di 10~12 A/cm2, molto maggiore di quella dell'elettrodo di rame. Pertanto, all'interno dell'intervallo di corrente consentito nell'area corrispondente, maggiore è la corrente selezionata, maggiore sarà la velocità di elaborazione della scarica della grafite, minore sarà la perdita dell'elettrodo, ma la rugosità superficiale sarà maggiore.
Maggiore è l'ampiezza dell'impulso, minore sarà la perdita dell'elettrodo.
Tuttavia, una larghezza di impulso maggiore peggiorerà la stabilità della lavorazione, la velocità di lavorazione sarà più lenta e la superficie più ruvida.
Per garantire una bassa perdita dell'elettrodo durante la lavorazione di sgrossatura, viene solitamente utilizzata una larghezza di impulso relativamente ampia, che può effettivamente realizzare una lavorazione a bassa perdita dell'elettrodo di grafite quando il valore è compreso tra 100 e 300 US.
Per ottenere una superficie fine ed un effetto di scarica stabile, è necessario scegliere una larghezza di impulso più piccola.
In generale, l'ampiezza dell'impulso dell'elettrodo di grafite è circa il 40% inferiore a quella dell'elettrodo di rame
L'intervallo di impulsi influisce principalmente sulla velocità di lavorazione di scarico e sulla stabilità della lavorazione. Maggiore è il valore, migliore sarà la stabilità della lavorazione, utile per ottenere una migliore uniformità della superficie, ma la velocità di lavorazione sarà ridotta.
A condizione di garantire la stabilità di elaborazione, è possibile ottenere una maggiore efficienza di elaborazione scegliendo un intervallo di impulsi più piccolo, ma quando lo stato di scarica è instabile, è possibile ottenere un'efficienza di elaborazione più elevata scegliendo un intervallo di impulsi maggiore.
Nella lavorazione con scarica con elettrodo di grafite, il gap e l'ampiezza dell'impulso sono generalmente impostati su 1:1, mentre nella lavorazione con elettrodi di rame, il gap e l'ampiezza dell'impulso sono generalmente impostati su 1:3.
Con un'elaborazione stabile della grafite, il rapporto di corrispondenza tra gap e larghezza dell'impulso può essere regolato su 2:3.
In caso di eliminazione di piccoli impulsi, è utile formare uno strato di copertura sulla superficie dell'elettrodo, utile per ridurre la perdita dell'elettrodo.
La selezione della polarità dell'elettrodo di grafite nell'EDM è sostanzialmente la stessa dell'elettrodo di rame.
Secondo l'effetto di polarità dell'EDM, la lavorazione con polarità positiva viene solitamente utilizzata quando si lavora l'acciaio per stampi, ovvero l'elettrodo è collegato al polo positivo dell'alimentatore e il pezzo è collegato al polo negativo dell'alimentatore.
Utilizzando una corrente e un'ampiezza dell'impulso elevate, selezionando la lavorazione con polarità positiva è possibile ottenere una perdita dell'elettrodo estremamente bassa. Se la polarità è sbagliata, la perdita dell'elettrodo diventerà molto grande.
Solo quando è necessario che la superficie venga lavorata finemente a meno di VDI18 (Ra0,8 m) e l'ampiezza dell'impulso è molto piccola, viene utilizzata l'elaborazione della polarità negativa per ottenere una migliore qualità della superficie, ma la perdita dell'elettrodo è elevata.
Ora le macchine utensili per elettroerosione CNC sono dotate di parametri di lavorazione con scarica di grafite.
L'utilizzo dei parametri elettrici è intelligente e può essere generato automaticamente dal sistema esperto della macchina utensile.
Generalmente, la macchina può configurare i parametri di lavorazione ottimizzati selezionando la coppia di materiali, il tipo di applicazione, il valore di rugosità superficiale e inserendo l'area di lavorazione, la profondità di lavorazione, la scala delle dimensioni dell'elettrodo, ecc. Durante la programmazione.
Impostato per l'elettrodo di grafite della libreria di macchine utensili per elettroerosione, ricchi di parametri di elaborazione, il tipo di materiale può essere scelto tra grafite grossolana, grafite, grafite che corrisponde a una varietà di materiali del pezzo da lavorare, per suddividere il tipo di applicazione per standard, scanalatura profonda, punta acuminata, grande l'area, la cavità grande, come quella fine, fornisce anche basse perdite, standard, alta efficienza e così via, molti tipi di scelta di priorità di elaborazione.
5.Conclusione
Il nuovo materiale per elettrodi in grafite merita di essere divulgato vigorosamente e i suoi vantaggi saranno gradualmente riconosciuti e accettati dall'industria nazionale di produzione di stampi.
La corretta selezione dei materiali degli elettrodi di grafite e il miglioramento dei relativi collegamenti tecnologici apporteranno vantaggi di alta efficienza, alta qualità e basso costo alle imprese produttrici di stampi
Orario di pubblicazione: 04-dic-2020