1.EDM egenskaper hos grafitmaterial.
1.1.Utloppsbearbetningshastighet.
Grafit är ett icke-metalliskt material med en mycket hög smältpunkt på 3 650 ° C, medan koppar har en smältpunkt på 1 083 ° C, så grafitelektroden kan motstå större ströminställningsförhållanden.
När urladdningsytan och elektrodstorleken är större är fördelarna med högeffektiv grovbearbetning av grafitmaterial mer uppenbara.
Värmeledningsförmågan hos grafit är 1/3 av koppars, och värmen som genereras under urladdningsprocessen kan användas för att avlägsna metallmaterial mer effektivt. Därför är bearbetningseffektiviteten för grafit högre än för kopparelektrod vid medel- och finbearbetning.
Enligt bearbetningserfarenheten är grafitelektrodens urladdningshastighet 1,5 ~ 2 gånger snabbare än kopparelektrodens under korrekta användningsförhållanden.
1.2.Elektrodförbrukning.
Grafitelektrod har karaktären som kan motstå de höga strömförhållandena, dessutom, under villkoret av lämplig grovbearbetningsinställning, inklusive kolstål arbetsstycken som produceras under bearbetning avlägsnande i innehåll och arbetsvätska vid hög temperatur nedbrytning av kolpartiklar, polaritetseffekten, under verkan av partiellt avlägsnande i innehållet, kommer kolpartiklar att fästa vid elektrodens yta för att bilda ett skyddande skikt, säkerställa att grafitelektroden i liten förlust vid grov bearbetning, eller till och med "noll avfall".
Den huvudsakliga elektrodförlusten i EDM kommer från grov bearbetning. Även om förlusthastigheten är hög under inställningsförhållandena för efterbearbetning, är den totala förlusten också låg på grund av den lilla bearbetningstillåten reserverad för delar.
I allmänhet är förlusten av grafitelektrod mindre än för kopparelektrod vid grov bearbetning av stor ström och något mer än för kopparelektrod vid slutbearbetning. Elektrodförlusten för grafitelektroden är liknande.
1.3.Ytkvaliteten.
Partikeldiametern hos grafitmaterial påverkar direkt ytråheten hos EDM. Ju mindre diametern är, desto lägre kan ytjämnheten erhållas.
För några år sedan med partikel phi 5 mikron i diameter grafitmaterial, kan den bästa ytan endast uppnå VDI18 edm (Ra0,8 mikron), nuförtiden har korndiametern hos grafitmaterial kunnat uppnå inom 3 mikron phi, den bästa ytan kan uppnå stabil VDI12 edm (Ra0,4 mum) eller mer sofistikerad nivå, men grafitelektroden för att spegla edm.
Kopparmaterialet har låg resistivitet och kompakt struktur och kan bearbetas stabilt under svåra förhållanden. Ytjämnheten kan vara mindre än Ra0,1 m, och den kan bearbetas med spegel.
Således, om urladdningsbearbetningen eftersträvar extremt fin yta, är det mer lämpligt att använda kopparmaterial som elektrod, vilket är den största fördelen med kopparelektrod jämfört med grafitelektrod.
Men kopparelektrod under tillstånd av hög ström inställning, är elektrodytan lätt att bli grov, verkar jämn spricka, och grafitmaterial skulle inte ha detta problem, ytjämnhetskravet för VDI26 (Ra2,0 mikron) om formbearbetning, med hjälp av en grafitelektrod kan göras från grov till fin bearbetning, realiserar den enhetliga yteffekten, ytdefekterna.
Dessutom, på grund av den olika strukturen av grafit och koppar, är yturladdningskorrosionspunkten för grafitelektroden mer regelbunden än för kopparelektroden. Därför, när samma ytjämnhet av VDI20 eller högre bearbetas, är ytgranulariteten hos arbetsstycket som bearbetas med grafitelektrod mer distinkt, och denna kornyteffekt är bättre än urladdningsyteffekten för kopparelektrod.
1.4.Bearbetningsnoggrannheten.
Värmeutvidgningskoefficienten för grafitmaterial är liten, värmeutvidgningskoefficienten för kopparmaterial är 4 gånger den för grafitmaterial, så vid urladdningsbehandlingen är grafitelektroden mindre benägen att deformeras än kopparelektrod, vilket kan bli mer stabil och pålitlig bearbetningsnoggrannhet.
Speciellt när djupa och smala ribbor bearbetas gör lokal hög temperatur att kopparelektroden lätt böjs, men grafitelektroden gör det inte.
För kopparelektrod med stort djup-diameterförhållande bör ett visst termisk expansionsvärde kompenseras för att korrigera storleken under bearbetningsinställning, medan grafitelektrod inte krävs.
1.5.Elektrodvikt.
Grafitmaterialet är mindre tätt än koppar, och vikten av grafitelektroden med samma volym är endast 1/5 av kopparelektrodens.
Det kan ses att användningen av grafit är mycket lämplig för elektroden med en stor volym, vilket kraftigt minskar belastningen på spindeln på EDM-maskinverktyget. Elektroden kommer inte att orsaka besvär vid klämning på grund av sin stora vikt, och den kommer att ge avböjningsförskjutning i bearbetningen etc. Det kan ses att det är av stor betydelse att använda grafitelektrod i den storskaliga formbearbetningen.
1.6 Svårighet att tillverka elektroder.
Bearbetningsprestandan för grafitmaterial är bra. Skärmotståndet är bara 1/4 av koppar. Under de korrekta bearbetningsförhållandena är effektiviteten för fräsning av grafitelektrod 2 ~ 3 gånger den för kopparelektrod.
Grafitelektrod är lätt att rensa vinkeln, och den kan användas för att bearbeta arbetsstycket som ska färdigställas av flera elektroder till en enda elektrod.
Den unika partikelstrukturen av grafitmaterial förhindrar att grader uppstår efter elektrodfräsning och formning, vilket direkt kan uppfylla användningskraven när graderna inte lätt tas bort i den komplexa modelleringen, vilket eliminerar processen med manuell polering av elektroden och undviker formen förändring och storleksfel orsakade av polering.
Det bör noteras att, eftersom grafit är dammackumulering, kommer fräsgrafit att producera mycket damm, så fräsmaskinen måste ha en tätning och dammuppsamlingsanordning.
Om det är nödvändigt att använda edM för att bearbeta grafitelektrod, är dess bearbetningsprestanda inte lika bra som kopparmaterial, skärhastigheten är cirka 40% långsammare än koppar.
1.7.Elektrodinstallation och användning.
Grafitmaterial har goda bindningsegenskaper. Den kan användas för att binda grafit med fixturen genom fräsning av elektroden och urladdning, vilket kan spara proceduren för bearbetning av skruvhål på elektrodmaterialet och spara arbetstid.
Grafitmaterialet är relativt sprött, speciellt den lilla, smala och långa elektroden, som är lätt att gå sönder när den utsätts för yttre kraft vid användning, men som direkt kan veta att elektroden har skadats.
Om det är en kopparelektrod kommer den bara att böjas och inte gå sönder, vilket är mycket farligt och svårt att hitta under användningsprocessen, och det kommer lätt att leda till skrot av arbetsstycket.
1.8.Pris.
Kopparmaterial är en icke-förnybar resurs, prisutvecklingen kommer att bli dyrare och dyrare, medan priset på grafitmaterial tenderar att stabiliseras.
Koppar material pris stigande under de senaste åren, de stora tillverkarna av grafit förbättra processen i produktionen av grafit gör sin konkurrensfördel, nu, under samma volym, är allmänheten av grafit elektrod material pris och priset på koppar elektrod material ganska, men grafiten kan uppnå effektiv bearbetning, än användningen av kopparelektrod för att spara ett stort antal arbetstimmar, vilket motsvarar att minska produktionskostnaden direkt.
För att sammanfatta, bland de 8 edM egenskaperna hos grafitelektroder, är dess fördelar uppenbara: effektiviteten för fräselektrod och urladdningsbearbetning är betydligt bättre än kopparelektrods; stor elektrod har liten vikt, god dimensionsstabilitet, tunn elektrod är inte lätt att deformera och ytstrukturen är bättre än kopparelektrod.
Nackdelen med grafitmaterial är att det inte är lämpligt för bearbetning av fina yturladdningar under VDI12 (Ra0,4 m), och effektiviteten av att använda edM för att tillverka elektrod är låg.
Men ur praktisk synvinkel är ett av de viktiga skälen som påverkar effektiv marknadsföring av grafitmaterial i Kina att en speciell grafitbearbetningsmaskin behövs för fräselektroder, vilket ställer nya krav på bearbetningsutrustning för formföretag, vissa små företag kanske inte har detta tillstånd.
Generellt sett täcker fördelarna med grafitelektroder de allra flesta edM-bearbetningstillfällen och är värda popularisering och tillämpning, med betydande långsiktiga fördelar. Bristen på bearbetning av fina ytor kan kompenseras genom användning av kopparelektroder.
2. Urval av grafitelektrodmaterial för EDM
För grafitmaterial finns det huvudsakligen följande fyra indikatorer som direkt bestämmer materialens prestanda:
1) Genomsnittlig partikeldiameter för materialet
Materialets genomsnittliga partikeldiameter påverkar direkt materialets urladdningstillstånd.
Ju mindre den genomsnittliga partikeln av grafitmaterial är, desto mer enhetlig urladdningen är, desto stabilare är urladdningsförhållandet, desto bättre är ytkvaliteten och desto mindre är förlusten.
Ju större medelpartikelstorleken är, desto bättre avlägsningshastighet kan erhållas vid grovbearbetning, men yteffekten av ytbehandling är dålig och elektrodförlusten är stor.
2) Materialets böjhållfasthet
Böjhållfastheten hos ett material är en direkt återspegling av dess styrka, vilket indikerar tätheten hos dess inre struktur.
Materialet med hög hållfasthet har relativt god urladdningsmotståndsprestanda. För elektroden med hög precision bör materialet med god hållfasthet väljas så långt som möjligt.
3) Shore hårdhet av materialet
Grafit är hårdare än metallmaterial, och förlusten av skärverktyget är större än för skärmetallen.
Samtidigt är den höga hårdheten hos grafitmaterial i urladdningsförlustkontrollen bättre.
4) Materialets inneboende resistivitet
Urladdningshastigheten för grafitmaterial med hög inre resistivitet kommer att vara långsammare än den med låg resistivitet.
Ju högre inre resistivitet, desto mindre elektrodförlust, men ju högre inheren resistivitet, kommer urladdningens stabilitet att påverkas.
För närvarande finns det många olika kvaliteter av grafit tillgängliga från världens ledande grafitleverantörer.
I allmänhet, enligt den genomsnittliga partikeldiametern för grafitmaterial som ska klassificeras, definieras partikeldiameter ≤ 4 m som fin grafit, partiklar i 5~ 10 m definieras som medium grafit, partiklar i 10 m ovan definieras som grov grafit.
Ju mindre partikeldiametern är, desto dyrare materialet är, desto mer lämpligt grafitmaterial kan väljas enligt kraven och kostnaden för EDM.
3. Tillverkning av grafitelektrod
Grafitelektroden tillverkas huvudsakligen genom fräsning.
Ur bearbetningsteknikens synvinkel är grafit och koppar två olika material, och deras olika skäregenskaper bör bemästras.
Om grafitelektroden bearbetas genom processen med kopparelektrod kommer problem oundvikligen att uppstå, såsom frekvent brott på arket, vilket kräver användning av lämpliga skärverktyg och skärparametrar.
Bearbetning av grafitelektrod än kopparelektrodverktygsslitage, av ekonomisk hänsyn är valet av hårdmetallverktyg det mest ekonomiska, välj diamantbeläggningsverktyg (kallad grafitkniv) priset är dyrare, men diamantbeläggningsverktyg lång livslängd, hög bearbetningsprecision, den totala ekonomiska fördelen är god.
Storleken på verktygets främre vinkel påverkar också dess livslängd, 0° främre vinkel på verktyget kommer att vara upp till 50 % högre än 15° främre vinkeln på verktygets livslängd, skärstabiliteten är också bättre, men större vinkel, desto bättre bearbetningsyta, användning av 15° vinkel på verktyget kan uppnå den bästa bearbetningsytan.
Skärhastigheten vid bearbetning kan justeras enligt elektrodens form, vanligtvis 10m/min, liknande bearbetning av aluminium eller plast, skärverktyget kan vara direkt på och av arbetsstycket vid grovbearbetning, och fenomenet vinkel kollaps och fragmentering är lätt att uppstå vid efterbearbetning, och sättet för lätt knivsnabb gång används ofta.
Grafitelektrod i skärprocessen kommer att producera mycket damm, för att undvika inandning av grafitpartiklar maskinspindel och skruv, det finns två huvudlösningar för närvarande, en är att använda en speciell grafitbearbetningsmaskin, den andra är det vanliga bearbetningscentret återmontera, utrustad med en speciell dammuppsamlingsanordning.
Den speciella grafithöghastighetsfräsmaskinen på marknaden har hög fräseffektivitet och kan enkelt slutföra tillverkningen av komplexa elektroder med hög precision och god ytkvalitet.
Om EDM behövs för att göra en grafitelektrod, rekommenderas att använda ett fint grafitmaterial med mindre partikeldiameter.
Bearbetningsprestandan för grafit är dålig, ju mindre partikeldiametern är, desto högre skäreffektivitet kan erhållas och de onormala problemen som frekventa trådbrott och ytfransar kan undvikas.
4.EDM parametrar för grafitelektrod
Valet av EDM-parametrar för grafit och koppar är helt olika.
Parametrarna för EDM inkluderar huvudsakligen ström, pulsbredd, pulsgap och polaritet.
Följande beskriver grunden för rationell användning av dessa huvudparametrar.
Strömtätheten för grafitelektroden är i allmänhet 10~12 A/cm2, mycket större än kopparelektrodens. Därför, inom det tillåtna strömintervallet i motsvarande område, ju större strömmen väljs, desto snabbare blir grafiturladdningsbehandlingshastigheten, desto mindre blir elektrodförlusten, men ytjämnheten blir tjockare.
Ju större pulsbredden är, desto lägre blir elektrodförlusten.
En större pulsbredd kommer dock att göra bearbetningsstabiliteten sämre, och bearbetningshastigheten långsammare och ytan strävare.
För att säkerställa låg elektrodförlust under grovbearbetning, används vanligtvis en relativt stor pulsbredd, vilket effektivt kan realisera lågförlustbearbetning av grafitelektrod när värdet är mellan 100 och 300 US.
För att få fin yta och stabil urladdningseffekt bör en mindre pulsbredd väljas.
I allmänhet är grafitelektrodens pulsbredd cirka 40 % mindre än för kopparelektroden
Pulsgapet påverkar huvudsakligen urladdningsbearbetningshastigheten och bearbetningsstabiliteten. Ju högre värde, desto bättre blir bearbetningsstabiliteten, vilket är till hjälp för att erhålla bättre ytjämnhet, men bearbetningshastigheten kommer att minska.
Under förutsättning att bearbetningsstabiliteten säkerställs kan den högre bearbetningseffektiviteten erhållas genom att välja ett mindre pulsgap, men när urladdningstillståndet är instabilt kan den högre bearbetningseffektiviteten erhållas genom att välja ett större pulsgap.
Vid grafitelektrodurladdningsbearbetning är pulsgapet och pulsbredden vanligtvis inställda på 1:1, medan vid kopparelektrodbearbetning är pulsgapet och pulsbredden vanligtvis inställda på 1:3.
Under stabil grafitbearbetning kan matchningsförhållandet mellan pulsgap och pulsbredd justeras till 2:3.
Vid litet pulsspel är det fördelaktigt att bilda ett täckskikt på elektrodytan, vilket är till hjälp för att minska elektrodförlusten.
Polaritetsvalet för grafitelektrod i EDM är i princip detsamma som för kopparelektrod.
Enligt polaritetseffekten av EDM används bearbetning med positiv polaritet vanligtvis vid bearbetning av formstål, det vill säga elektroden är ansluten till strömförsörjningens positiva pol och arbetsstycket är anslutet till strömförsörjningens negativa pol.
Genom att använda stor ström och pulsbredd kan val av bearbetning med positiv polaritet uppnå extremt låg elektrodförlust. Om polariteten är fel blir elektrodförlusten mycket stor.
Endast när ytan måste finbehandlas mindre än VDI18 (Ra0,8 m) och pulsbredden är mycket liten, används den negativa polaritetsbearbetningen för att erhålla bättre ytkvalitet, men elektrodförlusten är stor.
Nu är CNC edM-verktygsmaskiner utrustade med bearbetningsparametrar för grafiturladdning.
Användningen av elektriska parametrar är intelligent och kan genereras automatiskt av verktygsmaskinens expertsystem.
I allmänhet kan maskinen konfigurera de optimerade bearbetningsparametrarna genom att välja materialpar, applikationstyp, ytjämnhetsvärde och mata in bearbetningsområdet, bearbetningsdjup, elektrodstorleksskalning, etc. Under programmering.
Set för grafitelektrod av edm verktygsmaskinbibliotek rika bearbetningsparametrar, materialtypen kan välja i grov grafit, grafit, grafit motsvarar en mängd olika arbetsstyckesmaterial, för att dela upp applikationstypen för standarden, djupt spår, skarp spets, stor område, stort hålrum, såsom fina, ger också låg förlust, standard, hög effektivitet och så vidare de många typer av bearbetning prioritetsval.
5. Slutsats
Det nya grafitelektrodmaterialet är värt att popularisera kraftigt och dess fördelar kommer gradvis att erkännas och accepteras av den inhemska formtillverkningsindustrin.
Det korrekta valet av grafitelektrodmaterial och förbättringen av relaterade tekniska länkar kommer att ge hög effektivitet, hög kvalitet och låg kostnadsfördel för formtillverkningsföretag
Posttid: 04-12-2020