1. Grafīta materiālu EDM raksturlielumi.
1.1.Izlādes apstrādes ātrums.
Grafīts ir nemetālisks materiāls ar ļoti augstu kušanas temperatūru – 3650 °C, savukārt vara kušanas temperatūra ir 1083 °C, tāpēc grafīta elektrods var izturēt lielākus strāvas iestatīšanas apstākļus.
Kad izlādes laukums un elektroda izmēra skala ir lielāka, grafīta materiāla augstas efektivitātes rupjas apstrādes priekšrocības ir acīmredzamākas.
Grafīta siltumvadītspēja ir 1/3 no vara siltumvadītspējas, un izlādes procesā radīto siltumu var izmantot, lai efektīvāk noņemtu metāla materiālus. Tāpēc grafīta apstrādes efektivitāte vidējā un smalkā apstrādē ir augstāka nekā vara elektrodam.
Saskaņā ar apstrādes pieredzi, grafīta elektroda izlādes apstrādes ātrums pareizos lietošanas apstākļos ir 1,5–2 reizes lielāks nekā vara elektrodam.
1.2.Elektrodu patēriņš.
Grafīta elektrodam piemīt īpašības, kas spēj izturēt augstas strāvas apstākļus, turklāt, ievērojot atbilstošus rupjās apstrādes iestatījumus, tostarp oglekļa tērauda sagataves, kas rodas apstrādes laikā, noņemot saturu un darba šķidrumā augstā temperatūrā sadaloties oglekļa daļiņām, polaritātes efekta dēļ daļējas satura noņemšanas rezultātā oglekļa daļiņas pielips pie elektroda virsmas, veidojot aizsargslāni, nodrošinot grafīta elektrodam nelielus zudumus rupjā apstrādē vai pat "nulles atkritumu".
Galvenie elektrodu zudumi EDM procesā rodas rupjās apstrādes laikā. Lai gan zudumu līmenis apdares apstākļos ir augsts, kopējie zudumi ir zemi, pateicoties nelielajai apstrādes pielaidei, kas paredzēta detaļām.
Kopumā grafīta elektroda zudumi rupjā apstrādē ar lielu strāvu ir mazāki nekā vara elektroda zudumi un apdares apstrādē nedaudz lielāki nekā vara elektroda zudumi. Grafīta elektroda zudumi ir līdzīgi.
1.3.Virsmas kvalitāte.
Grafīta materiāla daļiņu diametrs tieši ietekmē EDM virsmas raupjumu. Jo mazāks diametrs, jo zemāks ir virsmas raupjums.
Pirms dažiem gadiem, izmantojot grafīta materiālu ar daļiņu phi 5 mikronu diametrā, labāko virsmu varēja sasniegt tikai VDI18 EDM (Ra0,8 mikroni). Mūsdienās grafīta materiālu graudu diametrs ir sasniedzis phi 3 mikronu robežās. Labākās virsmas gadījumā var sasniegt stabilu VDI12 EDM (Ra0,4 μm) vai sarežģītāku līmeni, bet grafīta elektrods spoguļo EDM.
Vara materiālam ir zema pretestība un kompakta struktūra, to var stabili apstrādāt sarežģītos apstākļos. Virsmas raupjums var būt mazāks par Ra0,1 m, un to var apstrādāt ar spoguli.
Tādējādi, ja izlādes apstrāde ir paredzēta īpaši smalkas virsmas iegūšanai, ir piemērotāk izmantot vara materiālu kā elektrodu, kas ir vara elektroda galvenā priekšrocība salīdzinājumā ar grafīta elektrodu.
Bet vara elektrodam lielas strāvas apstākļos elektroda virsma viegli kļūst raupja, var parādīties pat plaisas, un grafīta materiāliem šī problēma nerodas. Virsmas raupjuma prasība VDI26 (Ra2,0 mikroni) attiecībā uz veidņu apstrādi. Izmantojot grafīta elektrodu, var veikt no rupjas līdz smalkai apstrādei, panākot vienmērīgu virsmas efektu un novēršot virsmas defektus.
Turklāt grafīta un vara atšķirīgās struktūras dēļ grafīta elektroda virsmas izlādes korozijas punkts ir vienmērīgāks nekā vara elektrodam. Tādēļ, apstrādājot tādu pašu virsmas raupjumu kā VDI20 vai augstāku, grafīta elektroda apstrādātās sagataves virsmas granularitāte ir izteiktāka, un šis graudu virsmas efekts ir labāks nekā vara elektroda izlādes virsmas efekts.
1.4.Apstrādes precizitāte.
Grafīta materiāla termiskās izplešanās koeficients ir mazs, vara materiāla termiskās izplešanās koeficients ir 4 reizes lielāks nekā grafīta materiālam, tāpēc izlādes apstrādē grafīta elektrods ir mazāk pakļauts deformācijai nekā vara elektrods, kas var nodrošināt stabilāku un uzticamāku apstrādes precizitāti.
Īpaši, apstrādājot dziļu un šauru ribu, vietējā augstā temperatūra liek vara elektrodam viegli saliekties, bet grafīta elektrods to nedara.
Vara elektrodam ar lielu dziļuma un diametra attiecību apstrādes laikā ir jākompensē noteikta termiskās izplešanās vērtība, lai koriģētu izmēru, savukārt grafīta elektrods nav nepieciešams.
1.5.Elektroda svars.
Grafīta materiāls ir mazāk blīvs nekā varš, un tāda paša tilpuma grafīta elektroda svars ir tikai 1/5 no vara elektroda svara.
Var redzēt, ka grafīta izmantošana ir ļoti piemērota liela tilpuma elektrodiem, kas ievērojami samazina EDM darbgalda vārpstas slodzi. Elektrods neradīs neērtības iespīlēšanas laikā tā lielā svara dēļ, un apstrādes laikā tas radīs novirzi utt. Var redzēt, ka grafīta elektroda izmantošanai ir liela nozīme liela mēroga veidņu apstrādē.
1.6.Elektrodu izgatavošanas grūtības.
Grafīta materiāla apstrādes veiktspēja ir laba. Griešanas pretestība ir tikai 1/4 no vara. Pareizos apstrādes apstākļos grafīta elektroda frēzēšanas efektivitāte ir 2–3 reizes lielāka nekā vara elektrodam.
Grafīta elektrodu ir viegli notīrīt leņķī, un to var izmantot, lai apstrādātu sagatavi, kas jāapstrādā ar vairākiem elektrodiem vienā elektrodā.
Grafīta materiāla unikālā daļiņu struktūra novērš urbumu rašanos pēc elektrodu frēzēšanas un formēšanas, kas var tieši atbilst lietošanas prasībām, ja kompleksā modelēšanā urbumus nav viegli noņemt, tādējādi novēršot elektroda manuālas pulēšanas procesu un izvairoties no formas maiņas un izmēra kļūdām, ko rada pulēšana.
Jāatzīmē, ka grafīta frēzēšanas laikā rodas daudz putekļu, jo grafīts uzkrāj putekļus, tāpēc frēzēšanas iekārtai jābūt aprīkotai ar blīvējumu un putekļu savākšanas ierīci.
Ja grafīta elektroda apstrādei ir nepieciešams izmantot EDM, tā apstrādes veiktspēja nav tik laba kā vara materiālam, griešanas ātrums ir aptuveni par 40% lēnāks nekā varam.
1.7.Elektrodu uzstādīšana un lietošana.
Grafīta materiālam ir labas saķeres īpašības. To var izmantot, lai savienotu grafītu ar stiprinājumu, frēzējot elektrodu un izlādējot to, kas var ietaupīt skrūvju caurumu apstrādes procedūru elektroda materiālā un ietaupīt darba laiku.
Grafīta materiāls ir relatīvi trausls, īpaši mazais, šaurais un garais elektrods, ko lietošanas laikā ārēja spēka ietekmē ir viegli salauzt, taču var uzreiz zināt, ka elektrods ir bojāts.
Ja tas ir vara elektrods, tas tikai salieksies, nevis salūzīs, kas ir ļoti bīstami un grūti atrodami lietošanas procesā, un tas viegli novedīs pie sagataves lūžņiem.
1.8.Cena.
Vara materiāls ir neatjaunojams resurss, cenu tendence kļūs arvien dārgāka, savukārt grafīta materiāla cenai ir tendence stabilizēties.
Vara materiālu cenas pēdējos gados ir pieaugušas, un lielie grafīta ražotāji ir uzlabojuši grafīta ražošanas procesu, lai iegūtu konkurences priekšrocības. Tagad, pie tāda paša apjoma, grafīta elektrodu materiālu cenu vispārīgums un vara elektrodu materiālu cenas ir diezgan līdzīgas, taču grafīts var sasniegt efektīvāku apstrādi, ietaupot lielu darba stundu skaitu nekā vara elektrodu izmantošana, kas tieši samazina ražošanas izmaksas.
Rezumējot, starp 8 grafīta elektroda EDM īpašībām tā priekšrocības ir acīmredzamas: frēzēšanas elektroda un izlādes apstrādes efektivitāte ir ievērojami labāka nekā vara elektrodam; lielam elektrodam ir mazs svars, laba izmēru stabilitāte, plānam elektrodam nav viegli deformēties, un virsmas tekstūra ir labāka nekā vara elektrodam.
Grafīta materiāla trūkums ir tāds, ka tas nav piemērots smalkas virsmas izlādes apstrādei saskaņā ar VDI12 (Ra0,4 m), un EDM izmantošanas efektivitāte elektrodu ražošanā ir zema.
Tomēr no praktiskā viedokļa viens no svarīgākajiem iemesliem, kas ietekmē grafīta materiālu efektīvu reklamēšanu Ķīnā, ir tas, ka elektrodu frēzēšanai ir nepieciešama īpaša grafīta apstrādes iekārta, kas izvirza jaunas prasības pelējuma uzņēmumu apstrādes iekārtām, dažiem maziem uzņēmumiem šis nosacījums var nebūt piemērots.
Kopumā grafīta elektrodu priekšrocības aptver lielāko daļu EDM apstrādes gadījumu, un tie ir popularizēšanas un pielietošanas vērti, sniedzot ievērojamus ilgtermiņa ieguvumus. Smalkas virsmas apstrādes trūkumus var kompensēt, izmantojot vara elektrodus.
2. Grafīta elektrodu materiālu izvēle EDM metināšanai
Grafīta materiāliem galvenokārt ir šādi četri rādītāji, kas tieši nosaka materiālu veiktspēju:
1) Materiāla vidējais daļiņu diametrs
Materiāla vidējais daļiņu diametrs tieši ietekmē materiāla izlādes stāvokli.
Jo mazāka ir grafīta materiāla vidējā daļiņa, jo vienmērīgāka ir izlāde, jo stabilāki ir izlādes apstākļi, jo labāka ir virsmas kvalitāte un jo mazāki ir zudumi.
Jo lielāks ir vidējais daļiņu izmērs, jo labāku noņemšanas ātrumu var iegūt rupjā apstrādē, bet apdares virsmas efekts ir slikts un elektroda zudumi ir lieli.
2) Materiāla lieces izturība
Materiāla lieces izturība ir tiešs tā stiprības atspoguļojums, norādot uz tā iekšējās struktūras hermētiskumu.
Augstas izturības materiālam ir relatīvi laba izlādes pretestība. Lai iegūtu augstas precizitātes elektrodu, pēc iespējas jāizvēlas materiāls ar labu izturību.
3) Materiāla cietība pēc Šora
Grafīts ir cietāks par metāla materiāliem, un griezējinstrumenta zudumi ir lielāki nekā griezējmetāla zudumi.
Tajā pašā laikā grafīta materiāla augstā cietība izlādes zudumu kontrolē ir labāka.
4) Materiāla raksturīgā pretestība
Grafīta materiāla ar augstu iekšējo pretestību izlādes ātrums būs lēnāks nekā materiālam ar zemu pretestību.
Jo augstāka ir iekšējā pretestība, jo mazāki ir elektroda zudumi, bet, jo augstāka ir iekšējā pretestība, jo lielāka tiks ietekmēta izlādes stabilitāte.
Pašlaik no pasaules vadošajiem grafīta piegādātājiem ir pieejamas daudzas dažādas grafīta markas.
Parasti saskaņā ar grafīta materiālu vidējo daļiņu diametru daļiņu diametrs ≤ 4 μm tiek definēts kā smalks grafīts, daļiņas 5–10 μm diametrā tiek definētas kā vidējs grafīts, daļiņas, kuru diametrs ir lielāks par 10 μm, tiek definētas kā rupjš grafīts.
Jo mazāks ir daļiņu diametrs, jo dārgāks ir materiāls, jo piemērotāku grafīta materiālu var izvēlēties atbilstoši EDM prasībām un izmaksām.
3. Grafīta elektroda izgatavošana
Grafīta elektrodu galvenokārt ražo, frēzējot.
No apstrādes tehnoloģijas viedokļa grafīts un varš ir divi dažādi materiāli, un ir jāapgūst to atšķirīgās griešanas īpašības.
Ja grafīta elektrodu apstrādā ar vara elektroda procesu, neizbēgami radīsies problēmas, piemēram, bieža loksnes lūzums, kam nepieciešams izmantot atbilstošus griezējinstrumentus un griešanas parametrus.
Grafīta elektroda apstrādes instrumentu nodilums ir lielāks nekā vara elektroda instrumentu nodilums. No ekonomiskā viedokļa karbīda instrumentu izvēle ir visekonomiskākā. Dimanta pārklājuma instrumentu (sauktu par grafīta nazi) izvēle ir dārgāka, taču dimanta pārklājuma instrumentam ir ilgs kalpošanas laiks, augsta apstrādes precizitāte un kopējais ekonomiskais ieguvums ir labs.
Instrumenta priekšējā leņķa lielums ietekmē arī tā kalpošanas laiku; instrumenta 0° priekšējais leņķis būs līdz pat 50% lielāks nekā instrumenta kalpošanas laiks ar 15° priekšējo leņķi; arī griešanas stabilitāte ir labāka, taču, jo lielāks leņķis, jo labāka apstrādes virsma; izmantojot instrumenta 15° leņķi, var sasniegt vislabāko apstrādes virsmu.
Griešanas ātrumu apstrādē var regulēt atkarībā no elektroda formas, parasti 10 m/min, līdzīgi kā alumīnija vai plastmasas apstrādē, griezējinstrumentu var tieši novietot uz sagataves un noņemt no tās rupjā apstrādē, un apdares apstrādē viegli rodas leņķa sabrukšanas un fragmentācijas parādība, un bieži tiek izmantota viegla naža ātra pārvietošana.
Grafīta elektrods griešanas procesā radīs daudz putekļu, lai izvairītos no grafīta daļiņu ieelpošanas mašīnas vārpstā un skrūvē, pašlaik ir divi galvenie risinājumi: viens ir izmantot īpašu grafīta apstrādes iekārtu, otrs ir parastā apstrādes centra pārbūve, kas aprīkota ar īpašu putekļu savākšanas ierīci.
Tirgū pieejamajai īpašajai grafīta ātrgaitas frēzēšanas mašīnai ir augsta frēzēšanas efektivitāte, un tā var viegli pabeigt sarežģītu elektrodu ražošanu ar augstu precizitāti un labu virsmas kvalitāti.
Ja grafīta elektroda izgatavošanai nepieciešama EDM metode, ieteicams izmantot smalku grafīta materiālu ar mazāku daļiņu diametru.
Grafīta apstrādes veiktspēja ir slikta, jo mazāks ir daļiņu diametrs, jo lielāka ir griešanas efektivitāte, un var izvairīties no tādām patoloģiskām problēmām kā bieža stieples plīsums un virsmas šķembām.
4. Grafīta elektroda EDM parametri
Grafīta un vara EDM parametru izvēle ir diezgan atšķirīga.
EDM parametri galvenokārt ietver strāvu, impulsa platumu, impulsa atstarpi un polaritāti.
Turpmāk aprakstīts šo galveno parametru racionālas izmantošanas pamats.
Grafīta elektroda strāvas blīvums parasti ir 10~12 A/cm2, kas ir daudz lielāks nekā vara elektrodam. Tāpēc attiecīgajā apgabalā pieļaujamās strāvas diapazonā, jo lielāka strāva, jo lielāks grafīta izlādes apstrādes ātrums, jo mazāki būs elektroda zudumi, bet virsmas raupjums būs biezāks.
Jo lielāks impulsa platums, jo mazāki būs elektroda zudumi.
Tomēr lielāks impulsa platums pasliktinās apstrādes stabilitāti, samazinās apstrādes ātrumu un padarīs virsmu raupjāku.
Lai nodrošinātu zemus elektrodu zudumus rupjas apstrādes laikā, parasti tiek izmantots relatīvi liels impulsa platums, kas var efektīvi realizēt grafīta elektroda zemu zudumu apstrādi, ja vērtība ir no 100 līdz 300 ASV dolāriem.
Lai iegūtu smalku virsmu un stabilu izlādes efektu, jāizvēlas mazāks impulsa platums.
Kopumā grafīta elektroda impulsa platums ir aptuveni par 40% mazāks nekā vara elektrodam.
Impulsu atstarpe galvenokārt ietekmē izlādes apstrādes ātrumu un apstrādes stabilitāti. Jo lielāka vērtība, jo labāka būs apstrādes stabilitāte, kas palīdz iegūt labāku virsmas vienmērīgumu, bet apstrādes ātrums samazināsies.
Nodrošinot apstrādes stabilitāti, augstāku apstrādes efektivitāti var iegūt, izvēloties mazāku impulsu atstarpi, bet, ja izlādes stāvoklis ir nestabils, augstāku apstrādes efektivitāti var iegūt, izvēloties lielāku impulsu atstarpi.
Grafīta elektrodu izlādes apstrādē impulsu atstarpe un impulsu platums parasti tiek iestatīti uz 1:1, savukārt vara elektrodu apstrādē impulsu atstarpe un impulsu platums parasti tiek iestatīti uz 1:3.
Stabilas grafīta apstrādes laikā impulsa atstarpes un impulsa platuma atbilstības attiecību var noregulēt uz 2:3.
Maza impulsa klīrensa gadījumā ir lietderīgi uz elektroda virsmas izveidot pārklājošu slāni, kas palīdz samazināt elektroda zudumus.
Grafīta elektroda polaritātes izvēle EDM tehnikā būtībā ir tāda pati kā vara elektrodam.
Saskaņā ar EDM polaritātes efektu, apstrādājot presformas tēraudu, parasti tiek izmantota pozitīvas polaritātes apstrāde, tas ir, elektrods ir savienots ar barošanas avota pozitīvo polu, un sagatave ir savienota ar barošanas avota negatīvo polu.
Izmantojot lielu strāvu un impulsa platumu, izvēloties apstrādi ar pozitīvu polaritāti, var panākt ārkārtīgi mazus elektrodu zudumus. Ja polaritāte ir nepareiza, elektrodu zudumi kļūs ļoti lieli.
Tikai tad, ja virsma ir jāapstrādā ar precizitāti, kas mazāka par VDI18 (Ra0,8 m), un impulsa platums ir ļoti mazs, tiek izmantota negatīvās polaritātes apstrāde, lai iegūtu labāku virsmas kvalitāti, taču elektrodu zudumi ir lieli.
Tagad CNC ročmehanizācijas darbgaldi ir aprīkoti ar grafīta izlādes apstrādes parametriem.
Elektrisko parametru izmantošana ir inteliģenta, un tos var automātiski ģenerēt darbgalda ekspertu sistēma.
Parasti iekārta var konfigurēt optimizētos apstrādes parametrus, programmēšanas laikā izvēloties materiāla pāri, pielietojuma veidu, virsmas raupjuma vērtību un ievadot apstrādes laukumu, apstrādes dziļumu, elektroda izmēra mērogošanu utt.
Grafīta elektroda komplekts EDM darbgaldu bibliotēkas bagātīgajiem apstrādes parametriem, materiāla tipu var izvēlēties rupjā grafītā, grafītā, grafīts atbilst dažādiem sagataves materiāliem, lai iedalītu pielietojuma veidu standarta, dziļās rievas, asu punktu, lielas platības, lielas dobuma, piemēram, smalkas, kā arī nodrošina zemu zudumu, standarta, augstas efektivitātes un tā tālāk daudzu veidu apstrādes prioritātes izvēli.
5. Secinājums
Jaunais grafīta elektrodu materiāls ir vērts enerģiski popularizēt, un tā priekšrocības pakāpeniski atpazīs un pieņems vietējā veidņu ražošanas nozare.
Pareiza grafīta elektrodu materiālu izvēle un saistīto tehnoloģisko saišu uzlabošana nodrošinās pelējuma ražošanas uzņēmumiem augstu efektivitāti, augstu kvalitāti un zemas izmaksas.
Publicēšanas laiks: 2020. gada 4. decembris