1. ЕДМ карактеристике графитних материјала.
1.1. Брзина обраде при пражњењу.
Графит је неметални материјал са веома високом тачком топљења од 3.650 °C, док бакар има тачку топљења од 1.083 °C, тако да графитна електрода може да издржи веће услове подешавања струје.
Када су површина пражњења и величина електроде већи, предности високо ефикасне грубе обраде графитног материјала су очигледније.
Топлотна проводљивост графита је 1/3 топлотне проводљивости бакра, а топлота генерисана током процеса пражњења може се користити за ефикасније уклањање металних материјала. Стога је ефикасност обраде графита већа него код бакарне електроде код средње и фине обраде.
Према искуству у обради, брзина пражњења графитне електроде је 1,5~2 пута већа од брзине бакарне електроде под правилним условима употребе.
1.2. Потрошња електрода.
Графитна електрода има карактеристике које могу да издрже услове високе струје, поред тога, под условом одговарајућег подешавања грубе обраде, укључујући и радне предмете од угљеничног челика произведене током обраде, уклањајући садржај и разлагање честица угљеника у радном флуиду на високој температури, ефекат поларитета, под дејством делимичног уклањања садржаја, честице угљеника ће се залепити за површину електроде и формирати заштитни слој, осигуравајући мале губитке графитне електроде током грубе обраде, или чак „нулти отпад“.
Главни губитак електроде код ЕДМ-а настаје услед грубе обраде. Иако је стопа губитака висока у условима завршне обраде, укупни губици су такође мали због малог додатка за обраду резервисаног за делове.
Генерално, губитак графитне електроде је мањи него код бакарне електроде при грубој обради велике струје и нешто већи него код бакарне електроде при завршној обради. Губитак графитне електроде је сличан.
1.3. Квалитет површине.
Пречник честица графитног материјала директно утиче на храпавост површине код електричне ерозије. Што је пречник мањи, то се може постићи мања храпавост површине.
Пре неколико година, користећи графитни материјал са честицама фи пречника 5 микрона, најбоља површина могла је постићи само VDI18 еродивну обраду (Ra0,8 микрона), док данас пречник зрна графитних материјала може постићи унутар 3 микрона фи, што омогућава стабилну VDI12 еродивну обраду (Ra0,4 микрона) или софистициранији ниво, али графитна електрода може постићи еродивну обраду огледала.
Бакарни материјал има ниску отпорност и компактну структуру, и може се стабилно обрађивати у тешким условима. Храпавост површине може бити мања од Ra0,1 м и може се обрађивати огледалом.
Дакле, ако се машинском обрадом жели изузетно фина површина, погодније је користити бакарни материјал као електроду, што је главна предност бакарне електроде у односу на графитну електроду.
Међутим, под условима велике струје, површина бакарне електроде лако постаје храпава, чак се појављују и пукотине, а графитни материјали не би имали овај проблем. Захтев за храпавост површине према VDI26 (Ra2.0 микрона) у вези са обрадом калупа омогућава коришћење графитне електроде од грубе до фине обраде, што остварује уједначен површински ефекат и уклања површинске недостатке.
Поред тога, због различите структуре графита и бакра, тачка површинске корозије код графитне електроде је правилнија него код бакарне електроде. Стога, када се обрађује иста површинска храпавост VDI20 или већа, површинска гранулација радног предмета обрађеног графитном електродом је израженија, а овај ефекат површине зрна је бољи од ефекта површине пражњења код бакарне електроде.
1.4. Тачност обраде.
Коефицијент термичког ширења графитног материјала је мали, док је коефицијент термичког ширења бакра 4 пута већи од графита, тако да је графитна електрода мање склона деформацијама него бакарна електрода током обраде пражњењем, што омогућава стабилнију и поузданију тачност обраде.
Посебно када се обрађује дубоко и уско ребро, локално висока температура лако савија бакарну електроду, али графитну електроду то не чини.
За бакарне електроде са великим односом дубине и пречника, одређена вредност термичког ширења треба да се компензује како би се кориговала величина током обраде, док графитна електрода није потребна.
1.5. Тежина електроде.
Графит је мање густ од бакра, а тежина графитне електроде исте запремине је само 1/5 тежине бакарне електроде.
Може се видети да је употреба графита веома погодна за електроде велике запремине, што значајно смањује оптерећење вретена EDM машине. Електрода неће изазвати потешкоће при стезању због своје велике тежине и произвешће померање угиба током обраде итд. Може се видети да је од великог значаја употреба графитне електроде у обради калупа великих размера.
1.6. Тешкоће у производњи електрода.
Перформансе обраде графитног материјала су добре. Отпорност на сечење је само 1/4 отпорности бакра. Под правилним условима обраде, ефикасност глодања графитне електроде је 2~3 пута већа од ефикасности бакарне електроде.
Графитну електроду је лако очистити под углом и може се користити за обраду радног предмета који треба да се заврши са више електрода у једну електроду.
Јединствена структура честица графитног материјала спречава појаву неравнина након глодања и обликовања електроде, што може директно задовољити захтеве употребе када се неравнине не могу лако уклонити у сложеном моделовању, чиме се елиминише процес ручног полирања електроде и избегава грешка у промени облика и величине узрокована полирањем.
Треба напоменути да, пошто графит акумулира прашину, глодање графита ће произвести пуно прашине, тако да глодалица мора имати заптивку и уређај за сакупљање прашине.
Ако је потребно користити еродивну обраду за обраду графитне електроде, њене перформансе обраде нису тако добре као код бакарног материјала, брзина резања је око 40% спорија од бакра.
1.7. Инсталација и употреба електрода.
Графит има добра својства везивања. Може се користити за везивање графита са причвршћивачем глодањем електроде и пражњењем, што може уштедети поступак обраде отвора за завртањ на материјалу електроде и уштедети време рада.
Графитни материјал је релативно крхак, посебно мала, уска и дугачка електрода, која се лако ломи када је изложена спољној сили током употребе, али одмах може знати да је електрода оштећена.
Ако је у питању бакарна електрода, она ће се само савијати, а неће се ломити, што је веома опасно и тешко је пронаћи у процесу употребе, а лако ће довести до отпадака радног предмета.
1.8. Цена.
Бакар је необновљиви ресурс, тренд цена ће постајати све скупљи, док цена графитног материјала тежи стабилизацији.
Цена бакра расте последњих година, а главни произвођачи графита побољшавају процес производње графита, чинећи га конкурентском предношћу. Сада, при истој количини, цена графитних електрода је прилично ниска, али се графит може ефикасније прерадити, што уштеди много радних сати, што је еквивалентно директном смањењу трошкова производње.
Укратко, међу 8 edM карактеристика графитне електроде, њене предности су очигледне: ефикасност глодања електроде и обраде пражњењем је знатно боља него код бакарне електроде; велика електрода има малу тежину, добру димензионалну стабилност, танка електрода се не деформише лако, а површинска текстура је боља него код бакарне електроде.
Мана графитног материјала је што није погодан за фину обраду површинског пражњења под VDI12 (Ra0,4 м), а ефикасност коришћења edM-а за израду електрода је ниска.
Међутим, са практичне тачке гледишта, један од важних разлога који утичу на ефикасну промоцију графитних материјала у Кини је тај што је за млевење електрода потребна посебна машина за обраду графита, што поставља нове захтеве за опрему за обраду калупа, док нека мала предузећа можда немају овај услов.
Генерално, предности графитних електрода покривају велику већину прилика електричне обраде и заслужују популаризацију и примену, са значајним дугорочним користима. Недостатак фине површинске обраде може се надокнадити употребом бакарних електрода.
2. Избор материјала графитних електрода за ЕДМ
За графитне материјале, углавном постоје следећа четири индикатора која директно одређују перформансе материјала:
1) Просечан пречник честица материјала
Просечан пречник честица материјала директно утиче на услове пражњења материјала.
Што је просечна честица графита мања, то је пражњење равномерније, услови пражњења стабилнији, квалитет површине бољи и губици мањи.
Што је просечна величина честица већа, то се може постићи боља брзина уклањања материјала код грубе обраде, али је површински ефекат завршне обраде лош, а губитак електроде велики.
2) Чврстоћа материјала на савијање
Флексибилна чврстоћа материјала је директан одраз његове чврстоће, што указује на чврстоћу његове унутрашње структуре.
Материјал високе чврстоће има релативно добре перформансе отпорности на пражњење. За електроду високе прецизности, материјал добре чврстоће треба одабрати колико год је то могуће.
3) Тврдоћа материјала по Шору
Графит је тврђи од металних материјала, а губитак алата за резање је већи него губитак метала за резање.
Истовремено, висока тврдоћа графитног материјала у контроли губитка пражњења је боља.
4) Својствена отпорност материјала
Брзина пражњења графитног материјала са високом инхерентном отпорношћу биће спорија од оне са ниском отпорношћу.
Што је већа инхерентна отпорност, мањи је губитак електроде, али што је већа инхерентна отпорност, то ће утицати на стабилност пражњења.
Тренутно је доступно много различитих врста графита од водећих светских добављача графита.
Генерално, према просечном пречнику честица графита који се класификују, честице пречника ≤ 4 μm се дефинишу као фини графит, честице пречника 5~ 10 μm се дефинишу као средњи графит, а честице пречника 10 μm и више се дефинишу као крупни графит.
Што је пречник честица мањи, то је материјал скупљи, то се може одабрати погоднији графитни материјал у складу са захтевима и трошковима ЕДМ-а.
3. Израда графитне електроде
Графитна електрода се углавном прави глодањем.
Са становишта технологије обраде, графит и бакар су два различита материјала, и њихове различите карактеристике резања треба савладати.
Ако се графитна електрода обрађује поступком бакарне електроде, неизбежно ће се појавити проблеми, као што је често ломљење лима, што захтева употребу одговарајућих алата за сечење и параметара сечења.
Обрада графитних електрода се троши више него алат за бакарне електроде. Са економског становишта, избор карбидног алата је најекономичнији. Изаберите алат за дијамантско премазивање (назван графитни нож) јер је скупљи, али алат за дијамантско премазивање има дужи век трајања, високу прецизност обраде и укупну економску корист.
Величина предњег угла алата такође утиче на његов век трајања, предњи угао алата од 0° биће до 50% већи од предњег угла од 15° века трајања алата, стабилност сечења је такође боља, али што је већи угао, боља је површина обраде, употреба угла алата од 15° може постићи најбољу површину обраде.
Брзина сечења код машинске обраде може се подесити у складу са обликом електроде, обично 10 м/мин, слично као код обраде алуминијума или пластике, алат за сечење може бити директно на и ван радног предмета код грубе обраде, а феномен угаоног колапса и фрагментације се лако јавља код завршне обраде, а често се усваја начин брзог ходања лаганог ножа.
Графитне електроде ће у процесу сечења произвести пуно прашине, како би се избегло удисање графитних честица у вретено и завртањ машине, тренутно постоје два главна решења, једно је коришћење посебне машине за обраду графита, а друго је рестаурација обичног центра за обраду, опремљеног посебним уређајем за сакупљање прашине.
Специјална графитна глодалица велике брзине на тржишту има високу ефикасност глодања и може лако да заврши производњу сложених електрода са високом прецизношћу и добрим квалитетом површине.
Ако је за израду графитне електроде потребна ЕДМ, препоручује се употреба финог графитног материјала са мањим пречником честица.
Перформансе обраде графита су лоше, што је мањи пречник честица, већа је ефикасност сечења и могу се избећи абнормални проблеми попут честог ломљења жице и површинских ивица.
4. Параметри ЕДМ графитне електроде
Избор EDM параметара графита и бакра је сасвим различит.
Параметри ЕДМ-а углавном укључују струју, ширину импулса, импулсни размак и поларитет.
У наставку је описана основа за рационално коришћење ових главних параметара.
Густина струје графитне електроде је генерално 10~12 A/cm2, што је много веће од густине бакарне електроде. Стога, у оквиру опсега струје дозвољене у одговарајућем подручју, што је већа струја изабрана, већа ће бити брзина обраде пражњења графита, мањи ће бити губици на електроди, али ће површинска храпавост бити већа.
Што је ширина импулса већа, то ће бити мањи губитак електроде.
Међутим, већа ширина импулса ће погоршати стабилност обраде, смањити брзину обраде и учинити површину храпавијом.
Да би се осигурали мали губици електроде током грубе обраде, обично се користи релативно велика ширина импулса, што може ефикасно остварити обраду графитне електроде са малим губицима када је вредност између 100 и 300 US.
Да би се добила фина површина и стабилан ефекат пражњења, треба одабрати мању ширину импулса.
Генерално, ширина импулса графитне електроде је око 40% мања од ширине импулса бакарне електроде.
Размак између импулса углавном утиче на брзину обраде пражњењем и стабилност обраде. Што је вредност већа, то је боља стабилност обраде, што је корисно за постизање боље уједначености површине, али ће брзина обраде бити смањена.
Под условом обезбеђивања стабилности обраде, већа ефикасност обраде може се постићи избором мањег импулсног размака, али када је стање пражњења нестабилно, већа ефикасност обраде може се постићи избором већег импулсног размака.
Код обраде графитних електрода пражњењем, импулсни размак и ширина импулса се обично подешавају на 1:1, док се код обраде бакарних електрода импулсни размак и ширина импулса обично подешавају на 1:3.
При стабилној обради графита, однос подударања између импулсног размака и ширине импулса може се подесити на 2:3.
У случају малог импулсног зазора, корисно је формирати заштитни слој на површини електроде, што је корисно за смањење губитака на електроди.
Избор поларитета графитне електроде у ЕДМ-у је у основи исти као и код бакарне електроде.
Према ефекту поларности ЕДМ-а, обрада са позитивним поларитетом се обично користи код обраде челика за калуп, односно електрода је повезана са позитивним полом напајања, а радни предмет је повезан са негативним полом напајања.
Коришћењем велике струје и ширине импулса, одабиром обраде са позитивним поларитетом може се постићи изузетно мали губитак електроде. Ако је поларитет погрешан, губитак електроде ће постати веома велики.
Само када је потребно фино обрадити површину мање од VDI18 (Ra0,8 м) и када је ширина импулса веома мала, користи се обрада негативног поларитета да би се добио бољи квалитет површине, али је губитак електроде велики.
Сада су CNC EDM машине опремљене параметрима обраде графитом.
Употреба електричних параметара је интелигентна и може се аутоматски генерисати помоћу експертског система машине алатке.
Генерално, машина може да конфигурише оптимизоване параметре обраде одабиром пара материјала, типа примене, вредности храпавости површине и уносом подручја обраде, дубине обраде, скалирања величине електроде итд. током програмирања.
Подешавање параметара обраде графитне електроде за библиотеку алатних машина за еродивну обраду богатих графитом, тип материјала може се изабрати између грубог графита, графита, графит одговара различитим материјалима радног предмета, како би се подијелио тип примене на стандардни, дубоки жлеб, оштар врх, велика површина, велика шупљина, као што је фино, такође пружа мали губитак, стандард, високу ефикасност и тако даље, многи избори приоритета обраде.
5. Закључак
Нови материјал графитних електрода вреди снажно популаризовати и његове предности ће постепено бити препознате и прихваћене од стране домаће индустрије производње калупа.
Прави избор материјала за графитне електроде и побољшање повезаних технолошких веза донеће високу ефикасност, висок квалитет и ниске трошкове предузећима за производњу калупа.
Време објаве: 04.12.2020.