1. ЕДМ характеристики графітових матеріалів.
1.1.Швидкість обробки розряду.
Графіт є неметалічним матеріалом з дуже високою температурою плавлення 3650 °C, тоді як мідь має температуру плавлення 1083 °C, тому графітовий електрод може витримувати більші умови встановлення струму.
Коли площа розряду та масштаб розміру електрода більші, переваги високоефективної грубої обробки графітового матеріалу більш очевидні.
Теплопровідність графіту становить 1/3 від теплопровідності міді, і тепло, що виділяється під час процесу розряду, можна використовувати для більш ефективного видалення металевих матеріалів. Тому ефективність обробки графіту вища, ніж у мідного електрода при середній і тонкій обробці.
Згідно з досвідом обробки, швидкість обробки розряду графітового електрода в 1,5 ~ 2 рази швидше, ніж у мідного електрода за правильних умов використання.
1.2.Витрата електродів.
Графітовий електрод має характер, який може витримувати умови високого струму, крім того, за умови відповідного налаштування чорнової обробки, включаючи заготовки з вуглецевої сталі, виготовлені під час механічної обробки, видалення вмісту та робочої рідини при високій температурі розкладання частинок вуглецю, ефект полярності, під завдяки дії часткового видалення вмісту, частинки вуглецю будуть прилипати до поверхні електрода, утворюючи захисний шар, забезпечуючи невеликі втрати графітового електрода при грубій обробці або навіть «нульові відходи».
Основні втрати електрода в EDM виникають через грубу механічну обробку. Незважаючи на те, що рівень втрат є високим у встановлених умовах обробки, загальні втрати також низькі через невеликий припуск на механічну обробку, зарезервований для деталей.
Загалом втрати графітового електрода менші, ніж втрати мідного електрода при чорновій обробці великим струмом, і трохи більші, ніж у мідного електрода при чистовій обробці. Електродні втрати графітового електрода аналогічні.
1.3 Якість поверхні.
Діаметр частинок графітового матеріалу безпосередньо впливає на шорсткість поверхні EDM. Чим менший діаметр, тим меншу шорсткість поверхні можна отримати.
Кілька років тому, використовуючи графітовий матеріал із частинками phi діаметром 5 мікрон, найкраща поверхня могла досягти лише VDI18 edm (Ra0,8 мікрон), нині діаметр зерна графітових матеріалів досягав 3 мікрон від phi, найкращої поверхні можна досягти стабільного VDI12 edm (Ra0,4 мкм) або більш складного рівня, але графітовий електрод віддзеркалює edm.
Мідний матеріал має низький питомий опір і компактну структуру, і його можна стабільно обробляти в складних умовах. Шорсткість поверхні може бути менше Ra0,1 м, і її можна обробити дзеркалом.
Таким чином, якщо електророзрядна обробка вимагає надзвичайно тонкої поверхні, краще використовувати мідний матеріал як електрод, що є основною перевагою мідного електрода над графітовим.
Але мідний електрод за умови великого налаштування струму поверхня електрода легко стає шорсткою, з’являється навіть тріщина, і графітові матеріали не матимуть цієї проблеми, вимога до шорсткості поверхні для VDI26 (Ra2,0 мікрон) щодо обробки прес-форм, використання графітовий електрод може бути виконаний від грубої до тонкої обробки, реалізує однорідний поверхневий ефект, поверхневі дефекти.
Крім того, через різну структуру графіту та міді точка корозії поверхневого розряду графітового електрода більш регулярна, ніж у мідного електрода. Тому, коли обробляється та сама шорсткість поверхні VDI20 або вище, зернистість поверхні заготовки, обробленої графітовим електродом, є більш чіткою, і цей ефект поверхні зернистості кращий, ніж ефект поверхні розряду мідного електрода.
1.4.Точність обробки.
Коефіцієнт теплового розширення графітового матеріалу невеликий, коефіцієнт теплового розширення мідного матеріалу в 4 рази перевищує коефіцієнт теплового розширення графітового матеріалу, тому при обробці розряду графітовий електрод менш схильний до деформації, ніж мідний електрод, який може стати більш стабільним і надійна точність обробки.
Особливо, коли обробляється глибоке та вузьке ребро, місцева висока температура змушує мідний електрод легко згинатися, а графітовий електрод – ні.
Для мідного електрода з великим відношенням глибини до діаметра слід компенсувати певне значення теплового розширення, щоб виправити розмір під час налаштування обробки, тоді як графітовий електрод не потрібен.
1.5.Вага електрода.
Графіт має меншу щільність, ніж мідь, і вага графітового електрода такого ж об’єму становить лише 1/5 ваги мідного електрода.
Можна побачити, що використання графіту дуже підходить для електрода з великим об’ємом, що значно знижує навантаження на шпиндель електроерозійного верстата. Електрод не створюватиме незручностей при затисканні через свою велику вагу, і він викличе зміщення відхилення під час обробки тощо. Можна побачити, що використання графітового електрода має велике значення при обробці великомасштабної форми.
1.6.Складність виготовлення електродів.
Продуктивність обробки графітового матеріалу хороша. Опір різанню становить лише 1/4 опору міді. За правильних умов обробки ефективність фрезерування графітового електрода в 2-3 рази перевищує ефективність мідного електрода.
Графітовий електрод Angle легко очистити, і його можна використовувати для обробки заготовки, яка повинна бути оброблена кількома електродами в один електрод.
Унікальна структура частинок графітового матеріалу запобігає виникненню задирок після фрезерування та формування електрода, що може безпосередньо відповідати вимогам використання, коли задирки нелегко видалити під час складного моделювання, таким чином усуваючи процес ручного полірування електрода та уникаючи форми зміна та помилка розміру, викликана поліруванням.
Слід зазначити, що, оскільки графіт накопичує пил, фрезерний графіт вироблятиме багато пилу, тому фрезерний верстат повинен мати ущільнення та пристрій для збору пилу.
Якщо необхідно використовувати EDM для обробки графітового електрода, його продуктивність обробки не така хороша, як мідний матеріал, швидкість різання приблизно на 40% повільніша, ніж мідь.
1.7.Установка та використання електродів.
Графітовий матеріал має хороші властивості зв'язування. Його можна використовувати для з’єднання графіту з пристосуванням шляхом фрезерування електрода та розрядки, що може заощадити процедуру обробки отвору для гвинта на матеріалі електрода та заощадити робочий час.
Графітовий матеріал відносно крихкий, особливо маленький, вузький і довгий електрод, який легко зламати під час зовнішнього впливу під час використання, але можна відразу визначити, що електрод пошкоджено.
Якщо це мідний електрод, то він тільки зігнеться, а не зламається, що дуже небезпечно і важко знайти в процесі використання, і це легко призведе до лому заготовки.
1.8.Ціна.
Мідний матеріал є невідновлюваним ресурсом, цінова тенденція ставатиме все дорожчою, тоді як ціна графітового матеріалу має тенденцію до стабілізації.
Ціна мідного матеріалу зростає в останні роки, основні виробники графіту, вдосконалюючи процес виробництва графіту, роблять свою конкурентну перевагу, тепер, при тому ж обсязі, загальна ціна матеріалу графітового електрода та ціна матеріалів мідного електрода цілком, але графіт може досягти ефективнішої обробки, ніж використання мідного електрода, щоб заощадити велику кількість робочих годин, що еквівалентно безпосередньому зниженню витрат на виробництво.
Підводячи підсумок, серед характеристик графітового електрода 8 edM його переваги очевидні: ефективність фрезерного електрода та обробки розряду значно краща, ніж у мідного електрода; великий електрод має невелику вагу, хорошу стабільність розмірів, тонкий електрод нелегко деформувати, а текстура поверхні краща, ніж мідний електрод.
Недоліком графітового матеріалу є те, що він не підходить для тонкої обробки поверхневого розряду за VDI12 (Ra0,4 м), а ефективність використання edM для виготовлення електрода низька.
Однак, з практичної точки зору, однією з важливих причин, що впливають на ефективне просування графітових матеріалів у Китаї, є те, що для фрезерування електродів необхідна спеціальна машина для обробки графіту, що висуває нові вимоги до обладнання для обробки прес-форм, деяких малих підприємств може не мати цього стану.
Загалом, переваги графітових електродів охоплюють переважну більшість випадків обробки edM, і вони гідні популяризації та застосування, маючи значні довгострокові переваги. Недолік тонкої обробки поверхні може бути компенсований застосуванням мідних електродів.
2. Вибір матеріалів графітових електродів для електроерозійної обробки
Для графітових матеріалів існують в основному такі чотири показники, які безпосередньо визначають продуктивність матеріалів:
1) Середній діаметр частинок матеріалу
Середній діаметр частинок матеріалу безпосередньо впливає на стан розряду матеріалу.
Чим менша середня частинка графітового матеріалу, тим більш рівномірний розряд, тим стабільніший стан розряду, тим краща якість поверхні та менші втрати.
Чим більший середній розмір частинок, тим кращу швидкість видалення можна отримати при чорновій обробці, але поверхневий ефект фінішної обробки є слабким, а втрати на електроді великі.
2) Міцність матеріалу на вигин
Міцність матеріалу на вигин є прямим відображенням його міцності, вказуючи на герметичність його внутрішньої структури.
Матеріал з високою міцністю має відносно хороші характеристики опору розряду. Для електрода з високою точністю слід по можливості вибирати матеріал з хорошою міцністю.
3) Твердість матеріалу за Шором
Графіт твердіший за металеві матеріали, і втрати ріжучого інструменту більші, ніж у ріжучого металу.
У той же час висока твердість графітового матеріалу в контролі втрат розряду є кращою.
4) Власний питомий опір матеріалу
Швидкість розряду графітового матеріалу з високим власним питомим опором буде нижчою, ніж з низьким питомим опором.
Чим вищий власний питомий опір, тим менші втрати на електроді, але чим вищий власний питомий опір, це вплине на стабільність розряду.
В даний час існує багато різних сортів графіту, доступних від провідних світових постачальників графіту.
Загалом відповідно до середнього діаметру частинок графітових матеріалів, які необхідно класифікувати, діаметр частинок ≤ 4 м визначається як дрібний графіт, частинки в 5 ~ 10 м визначаються як середній графіт, частинки в 10 м вище визначаються як грубий графіт.
Чим менший діаметр частинок, тим дорожчий матеріал, тим більш відповідний графітовий матеріал можна вибрати відповідно до вимог і вартості EDM.
3. Виготовлення графітового електрода
Графітовий електрод в основному виготовляється шляхом фрезерування.
З точки зору технології обробки, графіт і мідь є різними матеріалами, і їх різні характеристики різання повинні бути освоєні.
Якщо графітовий електрод обробляється процесом мідного електрода, неминуче виникнуть проблеми, такі як часті руйнування листа, що вимагає використання відповідних ріжучих інструментів і параметрів різання.
Обробка графітового електрода, ніж знос інструменту для мідного електрода, з економічної точки зору вибір твердосплавного інструменту є найекономічнішим, виберіть інструмент з алмазним покриттям (так званий графітовий ніж) ціна дорожча, але інструмент з алмазним покриттям має тривалий термін служби, високу точність обробки, загальна економічна вигода хороша.
Розмір переднього кута інструменту також впливає на його термін служби, передній кут 0° інструменту буде на 50% вищим, ніж передній кут 15° термін служби інструменту, стабільність різання також краща, але більший кут, тим краща поверхня обробки, використання кута 15° інструменту може досягти найкращої поверхні обробки.
Швидкість різання під час механічної обробки можна регулювати відповідно до форми електрода, зазвичай 10 м/хв, подібно до обробки алюмінію або пластику, ріжучий інструмент може бути безпосередньо на заготовці та поза нею під час грубої обробки, а також явище кута падіння та фрагментація легко відбуваються під час фінішної обробки, і часто використовується спосіб швидкої ходьби легкого ножа.
Графітовий електрод у процесі різання вироблятиме багато пилу, щоб уникнути вдихання частинок графіту шпинделем і гвинтом машини, на даний момент існує два основних рішення: одне - використовувати спеціальну машину для обробки графіту, інше - звичайний центр обробки ремонт, оснащений спеціальним пристроєм для збору пилу.
Спеціальна графітова високошвидкісна фрезерна машина на ринку має високу ефективність фрезерування та може легко завершити виготовлення складних електродів з високою точністю та гарною якістю поверхні.
Якщо для виготовлення графітового електрода необхідна електроерозійна ерозія, рекомендується використовувати дрібнодисперсний графітовий матеріал з меншим діаметром частинок.
Продуктивність обробки графіту низька, чим менший діаметр частинок, тим вище ефективність різання, і можна уникнути ненормальних проблем, таких як часті розриви дроту та смуги на поверхні.
4. Параметри ЕДМ графітового електрода
Вибір параметрів електроерозійної обробки графіту та міді досить різний.
Параметри EDM в основному включають струм, ширину імпульсу, інтервал між імпульсами та полярність.
Нижче описано основу для раціонального використання цих основних параметрів.
Щільність струму графітового електрода зазвичай становить 10~12 А/см2, що набагато більше, ніж у мідного електрода. Отже, у межах діапазону струму, дозволеного у відповідній області, чим більший струм вибрано, тим швидшою буде швидкість обробки графітового розряду, тим меншими будуть втрати на електроді, але шорсткість поверхні буде більшою.
Чим більше ширина імпульсу, тим менше будуть втрати на електроді.
Однак більша ширина імпульсу погіршить стабільність обробки, уповільнить швидкість обробки, а поверхня стане шорсткішою.
Щоб забезпечити низькі втрати електрода під час грубої обробки, зазвичай використовується відносно велика ширина імпульсу, яка може ефективно реалізувати обробку графітового електрода з низькими втратами, коли значення становить від 100 до 300 США.
Щоб отримати тонку поверхню та стабільний ефект розряду, слід вибрати меншу ширину імпульсу.
Загалом ширина імпульсу графітового електрода приблизно на 40% менша, ніж мідного електрода
Імпульсний проміжок головним чином впливає на швидкість обробки розряду та стабільність обробки. Чим більше значення, тим кращою буде стабільність обробки, що корисно для отримання кращої однорідності поверхні, але швидкість обробки буде зменшена.
За умови забезпечення стабільності обробки вищу ефективність обробки можна отримати, вибравши менший інтервал між імпульсами, але коли стан розряду є нестабільним, більшу ефективність обробки можна отримати, вибравши більший інтервал між імпульсами.
При обробці розрядним графітовим електродом інтервал між імпульсами та ширина імпульсу зазвичай встановлюються на рівні 1:1, тоді як при обробці мідним електродом інтервал між імпульсами та ширина імпульсу зазвичай встановлюються на рівні 1:3.
При стабільній обробці графіту співвідношення між імпульсним проміжком і шириною імпульсу можна відрегулювати до 2:3.
У разі невеликого імпульсного проміжку корисно сформувати покривний шар на поверхні електрода, що допомагає зменшити втрати електрода.
Вибір полярності графітового електрода в EDM в основному такий самий, як і мідного електрода.
Відповідно до ефекту полярності EDM, обробка позитивної полярності зазвичай використовується під час обробки штампової сталі, тобто електрод підключається до позитивного полюса джерела живлення, а заготовка підключається до негативного полюса джерела живлення.
Використовуючи великий струм і ширину імпульсу, вибравши обробку з позитивною полярністю, можна досягти надзвичайно низьких втрат на електроді. Якщо полярність неправильна, втрати електрода стануть дуже великими.
Лише тоді, коли потрібно, щоб поверхня була тонко оброблена менше, ніж VDI18 (Ra0,8 м), а ширина імпульсу дуже мала, обробка негативної полярності використовується для отримання кращої якості поверхні, але втрати електрода великі.
Тепер верстати CNC edM оснащені графіторозрядними параметрами обробки.
Використання електричних параметрів є інтелектуальним і може автоматично генеруватися експертною системою верстата.
Як правило, машина може налаштувати оптимізовані параметри обробки, вибравши пару матеріалів, тип нанесення, значення шорсткості поверхні та ввівши площу обробки, глибину обробки, масштабування розміру електрода тощо. Під час програмування.
Набір для графітового електрода бібліотеки верстатів EDM із багатими параметрами обробки, тип матеріалу можна вибрати з грубого графіту, графіту, графіту, що відповідає різноманітним матеріалам заготовки, щоб розділити тип застосування для стандарту, глибокої канавки, гострого вістря, великого площа, велика порожнина, така як тонка, також забезпечує низькі втрати, стандарт, високу ефективність і так далі багато видів пріоритетного вибору обробки.
5.Висновок
Варто активно популяризувати новий графітовий електродний матеріал, і його переваги будуть поступово визнані та прийняті вітчизняною промисловістю виробництва форм.
Правильний вибір матеріалів графітового електрода та вдосконалення відповідних технологічних зв’язків принесе високу ефективність, високу якість та низьку вартість підприємствам з виробництва форм.
Час публікації: 04 грудня 2020 р