1.Caratteristiche EDM dei materiali di grafite.
1.1. Velocità di lavorazione dello scarico.
La grafite è un materiale non metallico con un punto di fusione molto alto di 3.650 °C, mentre il rame ha un punto di fusione di 1.083 °C, quindi l'elettrodo di grafite può sopportare condizioni di impostazione della corrente maggiori.
Quando l'area di scarica e la scala della dimensione dell'elettrodo sono maggiori, i vantaggi della sgrossatura ad alta efficienza del materiale di grafite sono più evidenti.
La conducibilità 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 elaborazione della grafite è superiore a quella dell'elettrodo di rame nella lavorazione media e fine.
In base all'esperienza di elaborazione, la velocità di elaborazione della scarica dell'elettrodo di grafite è 1,5 ~ 2 volte più veloce di quella dell'elettrodo di rame nelle corrette condizioni di utilizzo.
1.2. Consumo di elettrodi.
L'elettrodo di grafite ha il carattere in grado di resistere alle condizioni di corrente elevata, inoltre, nella condizione di un'adeguata impostazione di sgrossatura, compresi i pezzi in acciaio al carbonio prodotti durante la lavorazione, la rimozione del contenuto e il fluido di lavoro ad alta temperatura, la decomposizione delle particelle di carbonio, l'effetto di polarità, sotto l'azione di rimozione parziale del contenuto, le particelle di carbonio aderiranno alla superficie dell'elettrodo per formare uno strato protettivo, garantire l'elettrodo di grafite in piccole perdite nella sgrossatura, o addirittura "zero sprechi".
La principale perdita di elettrodo nell'elettroerosione deriva dalla sgrossatura.Sebbene il tasso di perdita sia elevato nelle condizioni di impostazione della finitura, anche la perdita complessiva è bassa a causa del piccolo sovrametallo di lavorazione riservato ai pezzi.
In generale, la perdita di elettrodo di grafite è inferiore a quella dell'elettrodo di rame nella sgrossatura di grande corrente e leggermente superiore a quella dell'elettrodo di rame nella lavorazione 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'elettroerosione.Minore è il diametro, minore è la rugosità superficiale che si può ottenere.
Alcuni anni fa utilizzando particelle phi 5 micron di materiale di grafite di diametro, la superficie migliore può ottenere solo VDI18 edm (Ra0.8 micron), oggigiorno il diametro del grano dei materiali di grafite è stato in grado di raggiungere entro 3 micron di phi, la superficie migliore può raggiungere VDI12 edm stabile (Ra0.4 mu m) o un livello più sofisticato, ma l'elettrodo di grafite a specchio edm.
Il materiale in rame ha una bassa resistività e una struttura compatta e può essere lavorato in modo stabile in condizioni difficili.La rugosità superficiale può essere inferiore a Ra0,1 m e può essere elaborata a specchio.
Pertanto, se la lavorazione a scarica persegue una superficie estremamente fine, è più adatto utilizzare materiale di rame come elettrodo, che è il principale vantaggio dell'elettrodo di rame rispetto all'elettrodo di grafite.
Ma l'elettrodo di rame nella condizione di un'ampia impostazione di corrente, la superficie dell'elettrodo è facile da ruvida, appare anche incrinata e i materiali di grafite non avrebbero questo problema, il requisito 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 di grafite e rame, il punto di corrosione della scarica superficiale dell'elettrodo di grafite è più regolare di quello dell'elettrodo di rame.Pertanto, quando viene elaborata la stessa rugosità superficiale di VDI20 o superiore, la granularità superficiale del pezzo lavorato dall'elettrodo di grafite è più distinta e questo effetto della superficie del grano è migliore dell'effetto della superficie di scarica dell'elettrodo di rame.
1.4.La precisione di 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 nell'elaborazione della scarica, l'elettrodo di grafite è meno soggetto a 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'alta temperatura locale fa piegare facilmente l'elettrodo di rame, ma non l'elettrodo di grafite.
Per l'elettrodo di rame con un rapporto profondità-diametro elevato, è necessario compensare un certo valore di dilatazione termica per correggere la dimensione durante l'impostazione della lavorazione, mentre l'elettrodo di grafite non è richiesto.
1.5. Peso dell'elettrodo.
Il materiale di grafite è meno denso del rame e il peso dell'elettrodo di grafite dello stesso volume è solo 1/5 di quello dell'elettrodo di rame.
Si può notare che l'uso della grafite è molto adatto per l'elettrodo con un grande volume, che riduce notevolmente il carico del mandrino della macchina utensile per elettroerosione.L'elettrodo non causerà inconvenienti durante il 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 di fabbricazione dell'elettrodo.
Le prestazioni di lavorazione del materiale in grafite sono buone.La resistenza al taglio è solo 1/4 di quella del rame.In condizioni di lavorazione corrette, l'efficienza dell'elettrodo di grafite di fresatura è 2 ~ 3 volte quella dell'elettrodo di rame.
L'elettrodo di grafite è facile da eliminare l'angolo e può essere utilizzato per elaborare il pezzo 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 degli elettrodi, che possono soddisfare direttamente i requisiti di utilizzo quando le bave non sono facilmente rimovibili nella complessa modellazione, eliminando così il processo di lucidatura manuale dell'elettrodo ed evitando la forma errore di cambio 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 avere un dispositivo di tenuta e raccolta della polvere.
Se è necessario utilizzare edM per elaborare l'elettrodo di grafite, le sue prestazioni di elaborazione non sono buone come il materiale in rame, la velocità di taglio è circa il 40% inferiore rispetto al rame.
1.7.Installazione e utilizzo degli elettrodi.
Il materiale in grafite ha buone proprietà di adesione.Può essere utilizzato per legare la grafite con l'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 sapere che l'elettrodo è stato danneggiato.
Se è un elettrodo di rame, si piegherà e non si romperà, il che è molto pericoloso e difficile da trovare nel processo di utilizzo, e porterà facilmente allo scarto del pezzo.
1.8.Prezzo.
Il materiale in rame è una risorsa non rinnovabile, l'andamento dei prezzi diventerà sempre più costoso, mentre il prezzo del materiale in grafite tenderà a stabilizzarsi.
Prezzo del materiale di rame in aumento negli ultimi anni, i principali produttori di grafite che migliorano il processo nella produzione di grafite fanno il suo vantaggio competitivo, ora, a parità di volume, la generalità del prezzo del materiale dell'elettrodo di grafite e il prezzo dei materiali dell'elettrodo di rame è abbastanza, ma la grafite può ottenere un'elaborazione efficiente, rispetto all'uso dell'elettrodo di rame per risparmiare un gran numero di ore di lavoro, equivalente a ridurre direttamente i costi di produzione.
Per riassumere, tra le 8 caratteristiche edM dell'elettrodo di grafite, i suoi vantaggi sono evidenti: l'efficienza dell'elettrodo di fresatura e della lavorazione a scarica è significativamente migliore di quella dell'elettrodo di rame;l'elettrodo grande ha un peso ridotto, una buona stabilità dimensionale, l'elettrodo sottile non è facile da deformare e la struttura della superficie è migliore dell'elettrodo di rame.
Lo svantaggio del materiale di grafite è che non è adatto per l'elaborazione di scariche superficiali fini con VDI12 (Ra0,4 m) e l'efficienza dell'utilizzo di edM per realizzare elettrodi 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 gli elettrodi di fresatura è necessaria una macchina speciale per la lavorazione della grafite, che propone nuovi requisiti per le apparecchiature di lavorazione delle imprese di stampi, alcune piccole imprese potrebbe non avere questa condizione.
In generale, i vantaggi degli elettrodi di grafite coprono la stragrande maggioranza delle occasioni di elaborazione edM e sono degni di divulgazione e applicazione, con notevoli vantaggi a lungo termine.La carenza di lavorazione superficiale fine può essere compensata dall'uso di elettrodi di rame.
2.Selezione di materiali per elettrodi di grafite per EDM
Per i materiali di grafite, ci sono 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 è la velocità di rimozione che si può ottenere nella sgrossatura, ma l'effetto superficiale della finitura è scarso e la perdita di elettrodo è elevata.
2) La resistenza alla flessione del materiale
La resistenza alla flessione di un materiale è un riflesso diretto della sua forza, indicando la tenuta della sua struttura interna.
Il materiale ad alta resistenza ha prestazioni di resistenza alla scarica relativamente buone.Per l'elettrodo con alta precisione, il materiale con una buona resistenza dovrebbe essere selezionato il più lontano possibile.
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 un'elevata resistività intrinseca sarà più lenta di quella con una bassa resistività.
Maggiore è la resistività intrinseca, minore è la perdita dell'elettrodo, ma maggiore è la resistività intrinseca, la stabilità della scarica ne risentirà.
Al momento, ci sono molti diversi gradi di grafite disponibili dai 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 in 5~ 10 m sono definite come grafite media, le particelle in 10 m sopra sono definite come grafite grossolana.
Più piccolo è il diametro delle particelle, più costoso è il materiale, più adatto è possibile selezionare il materiale di grafite in base ai requisiti e al costo dell'elettroerosione.
3. Fabbricazione di elettrodi di grafite
L'elettrodo di grafite è realizzato principalmente mediante fresatura.
Dal punto di vista della tecnologia di lavorazione, grafite e 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 della lastra, che richiede l'uso di strumenti di taglio e parametri di taglio appropriati.
La lavorazione dell'elettrodo di grafite rispetto all'usura dell'utensile dell'elettrodo di rame, sulla base di considerazioni economiche, la scelta dell'utensile in carburo è la più economica, scegliere lo strumento di rivestimento diamantato (chiamato coltello di grafite) il prezzo è più costoso, ma lo strumento di rivestimento diamantato ha una lunga durata, alta precisione di lavorazione, il vantaggio economico complessivo è buono.
Anche la dimensione dell'angolo anteriore dell'utensile influisce sulla sua durata, l'angolo anteriore di 0° dell'utensile sarà fino al 50% superiore all'angolo anteriore di 15° della durata dell'utensile, anche la stabilità di taglio è migliore, ma il 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 inserito e disinserito direttamente dal pezzo in lavorazione di sgrossatura e il fenomeno dell'angolo il collasso e la frammentazione si verificano facilmente nella lavorazione di finitura e spesso viene adottata la via della camminata veloce del coltello leggero.
L'elettrodo di grafite nel processo di taglio produrrà molta polvere, al fine di evitare che le particelle di grafite inalano il mandrino e la vite della macchina, al momento ci sono due soluzioni principali, una consiste nell'utilizzare una speciale macchina per la lavorazione della grafite, l'altra è il normale centro di lavorazione rimontare, dotato di apposito dispositivo di raccolta della polvere.
La speciale fresatrice ad alta velocità in grafite sul mercato ha un'elevata efficienza di fresatura e può facilmente completare la produzione di elettrodi complessi con alta precisione e buona qualità superficiale.
Se è necessario l'EDM 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 e possono essere evitati problemi anomali come frequenti rotture del filo e frange superficiali.
4.Parametri EDM dell'elettrodo di grafite
La selezione dei parametri EDM di grafite e rame è abbastanza diversa.
I parametri dell'EDM includono principalmente la corrente, l'ampiezza dell'impulso, il gap dell'impulso e la polarità.
Quanto segue descrive le basi per un uso razionale di questi parametri principali.
La densità di corrente dell'elettrodo di grafite è generalmente di 10~12 A/cm2, molto più grande 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 di grafite, minore sarà la perdita dell'elettrodo, ma la rugosità superficiale sarà più spessa.
Maggiore è l'ampiezza dell'impulso, minore sarà la perdita di elettrodo.
Tuttavia, una maggiore larghezza dell'impulso peggiorerà la stabilità dell'elaborazione e la velocità di elaborazione più lenta e la superficie più ruvida.
Al fine di garantire una bassa perdita di elettrodo durante la sgrossatura, viene solitamente utilizzata una larghezza di impulso relativamente grande, che può realizzare efficacemente la lavorazione a bassa perdita di elettrodo di grafite quando il valore è compreso tra 100 e 300 US.
Per ottenere una superficie fine e un effetto di scarica stabile, si dovrebbe scegliere un'ampiezza 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 dello scarico e sulla stabilità della lavorazione.Maggiore è il valore, migliore sarà la stabilità di 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 una maggiore efficienza di elaborazione scegliendo un intervallo di impulsi maggiore.
Nella lavorazione a scarica di elettrodi di grafite, il gap di impulso e la larghezza di impulso sono generalmente impostati su 1:1, mentre nella lavorazione di elettrodi di rame, il gap di impulso e la larghezza di impulso sono generalmente impostati su 1:3.
Con un'elaborazione stabile della grafite, il rapporto di corrispondenza tra il gap dell'impulso e la larghezza dell'impulso può essere regolato su 2:3.
Nel caso di una piccola clearance dell'impulso, 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 di quella dell'elettrodo di rame.
Secondo l'effetto di polarità dell'elettroerosione, la lavorazione a polarità positiva viene solitamente utilizzata durante la lavorazione dell'acciaio per stampi, ovvero l'elettrodo è collegato al polo positivo dell'alimentazione e il pezzo è collegato al polo negativo dell'alimentazione.
Utilizzando un'ampia corrente e larghezza di impulso, la selezione della lavorazione a polarità positiva può ottenere una perdita di elettrodo estremamente bassa.Se la polarità è errata, la perdita dell'elettrodo diventerà molto grande.
Solo quando la superficie deve essere lavorata con precisione inferiore a VDI18 (Ra0,8 m) e l'ampiezza dell'impulso è molto piccola, l'elaborazione della polarità negativa viene utilizzata 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 a scarica di grafite.
L'utilizzo dei parametri elettrici è intelligente e può essere generato automaticamente dal sistema esperto della macchina utensile.
In genere, 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 della dimensione dell'elettrodo, ecc. Durante la programmazione.
Impostato per l'elettrodo di grafite dei parametri di elaborazione ricchi della libreria di macchine utensili per elettroerosione, il tipo di materiale può scegliere nella grafite grossolana, la grafite, la grafite corrisponde a una varietà di materiale del pezzo, per suddividere il tipo di applicazione per lo standard, scanalatura profonda, punta affilata, grande area, grande cavità, come fine, fornisce anche bassa perdita, standard, alta efficienza e così via i molti tipi di scelta di priorità di elaborazione.
5. conclusione
Il nuovo materiale per elettrodi di grafite merita di essere reso popolare con vigore 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 ad alta efficienza, alta qualità e basso costo alle imprese produttrici di stampi
Tempo di pubblicazione: 04-dic-2020