1.EDM характеристики на графитни материали.
1.1. Скорост на обработка на изхода.
Графитът е неметален материал с много висока точка на топене от 3650 °C, докато медта има точка на топене от 1083 °C, така че графитният електрод може да издържи на по-високи условия на настройка на тока.
Когато площта на разреждане и мащабът на размера на електрода са по-големи, предимствата на високоефективната груба обработка на графитен материал са по-очевидни.
Топлинната проводимост на графита е 1/3 от тази на медта и топлината, генерирана по време на процеса на разреждане, може да се използва за по-ефективно отстраняване на метални материали. Следователно ефективността на обработка на графит е по-висока от тази на медния електрод при средна и фина обработка.
Според опита от обработката скоростта на обработка на разряда на графитен електрод е 1,5~2 пъти по-бърза от тази на медния електрод при правилни условия на употреба.
1.2. Консумация на електроди.
Графитният електрод има характер, който може да издържи на високите условия на ток, в допълнение, при условие на подходяща настройка за груба обработка, включително обработвани детайли от въглеродна стомана, произведени по време на машинна обработка, отстраняване на съдържанието и работния флуид при високотемпературно разлагане на въглеродни частици, ефектът на полярността, под действието на частично отстраняване на съдържанието, въглеродните частици ще се придържат към повърхността на електрода, за да образуват защитен слой, гарантирайки малки загуби на графитния електрод при груба обработка или дори „нулеви отпадъци“.
Основната загуба на електрод при EDM идва от груба обработка. Въпреки че процентът на загубите е висок при зададените условия на довършителни работи, общите загуби също са ниски поради малкия резерв за обработка, запазен за части.
Като цяло загубата на графитен електрод е по-малка от тази на медния електрод при груба обработка с голям ток и малко повече от тази на медния електрод при довършителна обработка. Загубата на електрод от графитен електрод е подобна.
1.3. Качеството на повърхността.
Диаметърът на частиците на графитния материал пряко влияе върху грапавостта на повърхността на EDM. Колкото по-малък е диаметърът, толкова по-ниска грапавост на повърхността може да се получи.
Преди няколко години, използвайки частици phi с диаметър 5 микрона графитен материал, най-добрата повърхност може да постигне само VDI18 edm (Ra0,8 микрона), днес диаметърът на зърната на графитните материали е в състояние да постигне в рамките на 3 микрона от phi, най-добрата повърхност може да постигне стабилно VDI12 edm (Ra0,4 mu m) или по-сложно ниво, но графитният електрод да отразява edm.
Медният материал има ниско съпротивление и компактна структура и може да се обработва стабилно при трудни условия. Грапавостта на повърхността може да бъде по-малка от Ra0,1 m и може да се обработва с огледало.
По този начин, ако обработката с разряд преследва изключително фина повърхност, по-подходящо е да се използва меден материал като електрод, което е основното предимство на медния електрод пред графитния електрод.
Но медният електрод при условие на настройка на голям ток повърхността на електрода лесно става грапава, дори се появяват пукнатини и графитните материали няма да имат този проблем, изискването за грапавост на повърхността за VDI26 (Ra2,0 микрона) относно обработката на мухъл, използвайки графитен електрод може да се извърши от груба до фина обработка, реализира равномерния повърхностен ефект, повърхностните дефекти.
В допълнение, поради различната структура на графита и медта, точката на корозия на повърхностния разряд на графитния електрод е по-правилна от тази на медния електрод. Следователно, когато се обработва същата грапавост на повърхността от VDI20 или по-висока, грануларността на повърхността на детайла, обработен с графитен електрод, е по-отчетлива и този ефект на повърхността на зърното е по-добър от ефекта на повърхността на разреждане на медния електрод.
1.4.Точността на обработката.
Коефициентът на топлинно разширение на графитния материал е малък, коефициентът на топлинно разширение на медния материал е 4 пъти по-голям от този на графитния материал, така че при обработката на разряд графитният електрод е по-малко склонен към деформация от медния електрод, който може да получи по-стабилен и надеждна точност на обработката.
Особено когато се обработва дълбоко и тясно ребро, местната висока температура кара медния електрод да се огъва лесно, но графитният електрод не го прави.
За меден електрод с голямо съотношение дълбочина-диаметър трябва да се компенсира определена стойност на топлинно разширение, за да се коригира размерът по време на настройката за обработка, докато графитен електрод не е необходим.
1.5. Тегло на електрода.
Графитният материал е по-малко плътен от медта и теглото на графитния електрод със същия обем е само 1/5 от това на медния електрод.
Вижда се, че използването на графит е много подходящо за електрод с голям обем, което значително намалява натоварването на шпиндела на EDM машина. Електродът няма да причини неудобство при затягане поради голямото си тегло и ще доведе до изместване на деформация при обработката и т.н. Може да се види, че е от голямо значение да се използва графитен електрод при обработката на широкомащабна форма.
1.6. Трудност при производството на електроди.
Производителността на обработката на графитния материал е добра. Съпротивлението на срязване е само 1/4 от това на медта. При правилните условия на обработка ефективността на фрезоване на графитен електрод е 2~3 пъти по-висока от тази на медния електрод.
Графитният електрод е лесен за почистване под ъгъл и може да се използва за обработка на детайла, който трябва да бъде завършен от множество електроди в един електрод.
Уникалната структура на частиците на графитния материал предотвратява появата на неравности след смилане и формоване на електрода, което може директно да отговори на изискванията за използване, когато неравностите не се отстраняват лесно при сложното моделиране, като по този начин елиминира процеса на ръчно полиране на електрода и избягва формата промяна и грешка в размера, причинена от полиране.
Трябва да се отбележи, че тъй като графитът натрупва прах, смилането на графит ще произведе много прах, така че фрезовата машина трябва да има уплътнение и устройство за събиране на прах.
Ако е необходимо да се използва edM за обработка на графитен електрод, неговата производителност на обработка не е толкова добра, колкото медния материал, скоростта на рязане е около 40% по-бавна от тази на медта.
1.7. Монтаж и използване на електрода.
Графитният материал има добро свързващо свойство. Може да се използва за свързване на графит с приспособлението чрез фрезоване на електрода и разреждане, което може да спести процедурата на обработка на отвора за винт върху материала на електрода и да спести работно време.
Графитният материал е относително крехък, особено малкият, тесен и дълъг електрод, който лесно се счупва, когато е подложен на външна сила по време на употреба, но може веднага да разбере, че електродът е повреден.
Ако е меден електрод, той само ще се огъне, а не ще се счупи, което е много опасно и трудно за намиране в процеса на употреба и лесно ще доведе до скрап на детайла.
1.8.Цена.
Медният материал е невъзобновяем ресурс, ценовата тенденция ще става все по-скъпа, докато цената на графитния материал има тенденция да се стабилизира.
Цената на медния материал нараства през последните години, големите производители на графит, подобрявайки процеса на производство на графит, правят своето конкурентно предимство, сега, при същия обем, общата цена на материала на графитния електрод и цената на материалите на медния електрод е доста, но графитът може да постигне ефективна обработка, отколкото използването на меден електрод, за да спести голям брой работни часове, еквивалентно на директно намаляване на производствените разходи.
За да обобщим, сред характеристиките на 8 edM на графитния електрод, неговите предимства са очевидни: ефективността на фрезовия електрод и обработката с разряд е значително по-добра от тази на медния електрод; големият електрод има малко тегло, добра стабилност на размерите, тънкият електрод не се деформира лесно и текстурата на повърхността е по-добра от медния електрод.
Недостатъкът на графитния материал е, че не е подходящ за обработка с фин повърхностен разряд при VDI12 (Ra0,4 m), а ефективността на използването на edM за направата на електрод е ниска.
Въпреки това, от практическа гледна точка, една от важните причини, засягащи ефективното популяризиране на графитни материали в Китай, е, че е необходима специална машина за обработка на графит за фрезоване на електроди, което поставя нови изисквания за оборудване за обработка на предприятия за формовъчни форми, някои малки предприятия може да няма това състояние.
Като цяло, предимствата на графитните електроди обхващат по-голямата част от случаите на edM обработка и са достойни за популяризиране и приложение, със значителни дългосрочни ползи. Недостатъкът на фина повърхностна обработка може да бъде компенсиран чрез използването на медни електроди.
2. Избор на графитни електродни материали за EDM
За графитните материали има основно следните четири показателя, които директно определят работата на материалите:
1) Среден диаметър на частиците на материала
Средният диаметър на частиците на материала пряко влияе върху състоянието на разреждане на материала.
Колкото по-малка е средната частица от графитен материал, толкова по-равномерно е разреждането, толкова по-стабилно е състоянието на разреждане, толкова по-добро е качеството на повърхността и толкова по-малка е загубата.
Колкото по-голям е средният размер на частиците, толкова по-добра скорост на отстраняване може да се получи при груба обработка, но ефектът на повърхността на довършителната обработка е слаб и загубата на електрод е голяма.
2) Якостта на огъване на материала
Якостта на огъване на материала е пряко отражение на неговата здравина, което показва плътността на вътрешната му структура.
Материалът с висока якост има относително добра устойчивост на разряд. За електрод с висока точност трябва да се избере материал с добра якост, доколкото е възможно.
3) Твърдост по Шор на материала
Графитът е по-твърд от металните материали и загубата на режещия инструмент е по-голяма от тази на режещия метал.
В същото време високата твърдост на графитния материал при контрола на загубата на разряд е по-добра.
4) Присъщото съпротивление на материала
Скоростта на разреждане на графитен материал с високо присъщо съпротивление ще бъде по-бавна от тази с ниско съпротивление.
Колкото по-високо е присъщото съпротивление, толкова по-малка е загубата на електрода, но колкото по-високо е присъщото съпротивление, стабилността на разряда ще бъде засегната.
В момента има много различни видове графит, предлагани от водещите световни доставчици на графит.
Обикновено според средния диаметър на частиците на графитните материали, които трябва да бъдат класифицирани, диаметърът на частиците ≤ 4 m се определя като фин графит, частиците в 5 ~ 10 m се определят като среден графит, частиците в 10 m по-горе се определят като груб графит.
Колкото по-малък е диаметърът на частиците, толкова по-скъп е материалът, толкова по-подходящ графитен материал може да бъде избран според изискванията и цената на EDM.
3. Изработване на графитен електрод
Графитният електрод се произвежда главно чрез смилане.
От гледна точка на технологията на обработка, графитът и медта са два различни материала и техните различни характеристики на рязане трябва да бъдат усвоени.
Ако графитният електрод се обработва по процеса на меден електрод, неизбежно ще възникнат проблеми, като например често счупване на листа, което изисква използването на подходящи режещи инструменти и параметри на рязане.
Обработка на графитен електрод от износването на инструмента с меден електрод, от икономическа гледна точка изборът на карбиден инструмент е най-икономичен, изберете инструмент с диамантено покритие (наречен графитен нож) цената е по-скъпа, но инструментът с диамантено покритие е дълъг експлоатационен живот, висока прецизност на обработка, общата икономическа полза е добра.
Размерът на предния ъгъл на инструмента също влияе върху експлоатационния му живот, 0° преден ъгъл на инструмента ще бъде до 50% по-висок от 15° преден ъгъл на експлоатационния живот на инструмента, стабилността на рязане също е по-добра, но по-голям е ъгълът, толкова по-добра е повърхността за обработка, използването на ъгъл от 15° на инструмента може да постигне най-добрата повърхност за обработка.
Скоростта на рязане при обработката може да се регулира според формата на електрода, обикновено 10m/min, подобно на обработката на алуминий или пластмаса, режещият инструмент може да бъде директно върху и извън детайла при груба обработка и феноменът на ъгъла колапс и фрагментация е лесно да се появят при довършителната обработка и често се възприема начинът на бързо ходене на лек нож.
Графитният електрод в процеса на рязане ще произведе много прах, за да се избегнат вдишаните графитни частици от машинния шпиндел и винт, в момента има две основни решения, едното е да се използва специална машина за обработка на графит, а другото е обикновен център за обработка ремонт, оборудван със специално устройство за събиране на прах.
Специалната графитна високоскоростна фреза на пазара има висока ефективност на смилане и може лесно да завърши производството на сложни електроди с висока точност и добро качество на повърхността.
Ако е необходим EDM за направата на графитен електрод, се препоръчва използването на фин графитен материал с по-малък диаметър на частиците.
Машинната производителност на графита е лоша, колкото по-малък е диаметърът на частиците, толкова по-висока ефективност на рязане може да се постигне и могат да се избегнат необичайни проблеми като често счупване на тел и повърхностни ресни.
4.EDM параметри на графитен електрод
Изборът на EDM параметри на графит и мед е доста различен.
Параметрите на EDM включват главно ток, ширина на импулса, междина на импулса и полярност.
Следното описва основата за рационално използване на тези основни параметри.
Плътността на тока на графитния електрод обикновено е 10~12 A/cm2, много по-голяма от тази на медния електрод. Следователно, в рамките на допустимия диапазон на тока в съответната област, колкото по-голям е избраният ток, толкова по-бърза ще бъде скоростта на обработка на графитния разряд, толкова по-малка ще бъде загубата на електрода, но грапавостта на повърхността ще бъде по-дебела.
Колкото по-голяма е ширината на импулса, толкова по-малка ще бъде загубата на електрода.
Въпреки това, по-голямата ширина на импулса ще направи стабилността на обработката по-лоша, скоростта на обработка по-бавна и повърхността по-груба.
За да се осигурят ниски загуби на електрод по време на груба обработка, обикновено се използва относително голяма ширина на импулса, която може ефективно да реализира обработка с ниски загуби на графитен електрод, когато стойността е между 100 и 300 US.
За да се получи фина повърхност и стабилен ефект на разреждане, трябва да се избере по-малка ширина на импулса.
Като цяло ширината на импулса на графитния електрод е около 40% по-малка от тази на медния електрод
Разликата между импулсите влияе главно на скоростта на обработка при разреждане и стабилността на обработката. Колкото по-голяма е стойността, толкова по-добра ще бъде стабилността на обработката, което е полезно за постигане на по-добра равномерност на повърхността, но скоростта на обработка ще бъде намалена.
При условие за осигуряване на стабилност на обработката, по-високата ефективност на обработка може да се получи чрез избор на по-малка междина на импулса, но когато състоянието на разреждане е нестабилно, по-високата ефективност на обработка може да се получи чрез избор на по-голяма междина на импулса.
При обработка с разряд на графитен електрод импулсната междина и ширината на импулса обикновено се задават на 1:1, докато при обработката с меден електрод импулсната междина и ширината на импулса обикновено се задават на 1:3.
При стабилна графитна обработка съотношението на съвпадението между интервала на импулса и ширината на импулса може да се регулира до 2:3.
В случай на малък просвет на импулса е полезно да се образува покривен слой върху повърхността на електрода, което е полезно за намаляване на загубата на електрод.
Изборът на полярност на графитен електрод в EDM е основно същият като този на медния електрод.
Според ефекта на полярността на EDM, обработката с положителна полярност обикновено се използва при обработка на щанцова стомана, тоест електродът е свързан към положителния полюс на захранването, а детайлът е свързан към отрицателния полюс на захранването.
Използвайки голям ток и ширина на импулса, избирането на обработка с положителна полярност може да постигне изключително ниска загуба на електрод. Ако полярността е грешна, загубата на електрод ще стане много голяма.
Само когато се изисква повърхността да бъде фино обработена по-малко от VDI18 (Ra0,8 m) и ширината на импулса е много малка, обработката с отрицателна полярност се използва за получаване на по-добро качество на повърхността, но загубата на електрод е голяма.
Сега CNC edM машинните инструменти са оборудвани с параметри за обработка с графитен разряд.
Използването на електрически параметри е интелигентно и може да се генерира автоматично от експертната система на машинния инструмент.
Като цяло машината може да конфигурира оптимизираните параметри на обработка, като избере двойката материали, типа приложение, стойността на грапавостта на повърхността и въведе площта на обработка, дълбочината на обработка, мащабирането на размера на електрода и т.н. По време на програмирането.
Комплект за графитен електрод на библиотека с богати параметри на обработка на edm машинен инструмент, типът материал може да избира в груб графит, графит, графитът съответства на различни материали на детайла, за да се раздели типа на приложение за стандарт, дълбок канал, остър връх, голям площ, голяма кухина, като фина, също осигурява ниски загуби, стандарт, висока ефективност и т.н. много видове избор на приоритет на обработка.
5. Заключение
Новият графитен електроден материал си струва да се популяризира енергично и неговите предимства постепенно ще бъдат признати и приети от местната индустрия за производство на форми.
Правилният избор на материали за графитни електроди и подобряването на свързаните с тях технологични връзки ще донесат висока ефективност, високо качество и ниска цена на предприятията за производство на форми
Време на публикуване: 04 декември 2020 г