1. Характарыстыкі электроэрозійнай апрацоўкі графітавых матэрыялаў.
1.1. Хуткасць апрацоўкі на выгрузцы.
Графіт — гэта неметалічны матэрыял з вельмі высокай тэмпературай плаўлення 3650°C, у той час як медзь мае тэмпературу плаўлення 1083°C, таму графітавы электрод можа вытрымліваць больш высокія ўмовы ўсталявання току.
Калі плошча разраду і маштаб памеру электрода большыя, перавагі высокаэфектыўнай грубай апрацоўкі графітавага матэрыялу больш відавочныя.
Цеплаправоднасць графіту складае ўтрая меншую за цеплаправоднасць медзі, і цяпло, якое выпрацоўваецца падчас працэсу разраду, можа быць выкарыстана для больш эфектыўнага выдалення металічных матэрыялаў. Такім чынам, эфектыўнасць апрацоўкі графіту вышэйшая, чым у меднага электрода пры сярэдняй і тонкай апрацоўцы.
Згодна з вопытам апрацоўкі, хуткасць апрацоўкі графітавага электрода ў 1,5~2 разы вышэйшая, чым у меднага электрода пры правільных умовах выкарыстання.
1.2. Спажыванне электродаў.
Графітавы электрод мае характарыстыкі, якія дазваляюць яму вытрымліваць высокія токі, акрамя таго, пры ўмове адпаведнай налады чарнавой апрацоўкі, у тым ліку пры апрацоўцы дэталяў з вугляродзістай сталі, якія выдаляюцца падчас апрацоўкі, і пры раскладанні часціц вугляроду пры высокай тэмпературы рабочай вадкасці, узнікае эфект палярнасці. Пад уздзеяннем частковага выдалення часціц вугляроду часціцы вугляроду будуць прыліпаць да паверхні электрода, утвараючы ахоўны пласт, што забяспечвае невялікія страты графітавага электрода пры чарнавой апрацоўцы або нават «нулявыя адходы».
Асноўныя страты электродаў пры электраэрозійнай апрацоўцы адбываюцца з-за грубай апрацоўкі. Нягледзячы на тое, што ўзровень страт высокі пры чыставой апрацоўцы, агульныя страты таксама нізкія з-за невялікага прыпуску на апрацоўку, адведзенага для дэталяў.
У цэлым, страты графітавага электрода меншыя, чым у меднага электрода пры грубай апрацоўцы вялікім токам, і крыху большыя, чым у меднага электрода пры чыставой апрацоўцы. Страты графітавага электрода падобныя.
1.3. Якасць паверхні.
Дыяметр часціц графітавага матэрыялу непасрэдна ўплывае на шурпатасць паверхні пры электраэрозійнай апрацоўцы. Чым меншы дыяметр, тым меншая шурпатасць паверхні.
Некалькі гадоў таму, выкарыстоўваючы графітавы матэрыял з часціцамі дыяметрам 5 мікрон, можна было дасягнуць толькі VDI18 EDM (Ra0,8 мікрона). У наш час дыяметр зерняў графітавых матэрыялаў складае ўсяго 3 мікроны, і лепшая паверхня можа дасягнуць стабільнага VDI12 EDM (Ra0,4 мкм) або больш складанага ўзроўню, але графітавы электрод дазваляе люстраную EDM.
Медны матэрыял мае нізкае супраціўленне і кампактную структуру, таму яго можна стабільна апрацоўваць у складаных умовах. Шурпатасць паверхні можа быць менш за Ra0,1 м, і яго можна апрацоўваць люстэркам.
Такім чынам, калі пры апрацоўцы эрозіяй патрабуецца надзвычай дробная паверхня, у якасці электрода больш мэтазгодна выкарыстоўваць медны матэрыял, што з'яўляецца асноўнай перавагай меднага электрода перад графітавым.
Але пры вялікім току паверхня меднага электрода лёгка шурпатая, нават расколіны, і графітавыя матэрыялы не маюць гэтай праблемы. Шурпатасць паверхні адпавядае патрабаванням VDI26 (Ra2.0 мікрон) пры апрацоўцы формы. З дапамогай графітавага электрода можна выконваць ад грубай да дробнай апрацоўкі, што дазваляе атрымаць аднастайны эфект паверхні і ліквідаваць дэфекты.
Акрамя таго, з-за рознай структуры графіту і медзі, кропка паверхневай карозіі графітавага электрода больш аднастайная, чым у меднага электрода. Такім чынам, пры апрацоўцы паверхні з аднолькавай шурпатасцю VDI20 або вышэй, зерністасць паверхні вырабу, апрацаванага графітавым электродам, больш выразная, і гэты эфект паверхні зерня лепшы, чым эфект паверхні разраду меднага электрода.
1.4. Дакладнасць апрацоўкі.
Каэфіцыент цеплавога пашырэння графітавага матэрыялу невялікі, а каэфіцыент цеплавога пашырэння медзі ў 4 разы большы, чым у графітавага матэрыялу, таму пры апрацоўцы разрадам графітавы электрод менш схільны да дэфармацыі, чым медны, што дазваляе дасягнуць больш стабільнай і надзейнай дакладнасці апрацоўкі.
Асабліва пры апрацоўцы глыбокіх і вузкіх рабр, мясцовая высокая тэмпература прымушае медны электрод лёгка згінацца, а графітавы — не.
Для медных электродаў з вялікім суадносінамі глыбіні да дыяметра неабходна кампенсаваць пэўнае значэнне цеплавога пашырэння, каб выправіць памер падчас апрацоўкі, у той час як графітавы электрод не патрабуецца.
1.5. Вага электрода.
Графіт мае меншую шчыльнасць, чым медзь, і вага графітавага электрода таго ж аб'ёму складае толькі 1/5 ад вагі меднага электрода.
Відаць, што выкарыстанне графіту вельмі падыходзіць для электродаў вялікага аб'ёму, што значна зніжае нагрузку на шпіндзель электраэрозійнага станка. Электрод не будзе ствараць нязручнасцей пры зацісканні з-за вялікай вагі і не будзе прыводзіць да прагіну і зрушэння падчас апрацоўкі і г.д. Відаць, што выкарыстанне графітавага электрода мае вялікае значэнне пры апрацоўцы формаў у вялікіх маштабах.
1.6. Складанасць вырабу электродаў.
Апрацоўка графітавага матэрыялу добрая. Супраціў рэзанню складае толькі 1/4 ад супраціву медзі. Пры правільных умовах апрацоўкі эфектыўнасць фрэзеравання графітавага электрода ў 2-3 разы вышэйшая, чым у меднага электрода.
Графітавы электрод лёгка ачышчаецца пад вуглом, і яго можна выкарыстоўваць для апрацоўкі дэталі, якая павінна быць апрацавана некалькімі электродамі ў адзін электрод.
Унікальная структура часціц графітавага матэрыялу прадухіляе з'яўленне задзірын пасля фрэзеравання і фармавання электродаў, што можа непасрэдна задаволіць патрабаванні выкарыстання, калі задзірынкі не так лёгка выдаліць пры складаным мадэляванні, тым самым выключаючы працэс ручной паліроўкі электрода і пазбягаючы змены формы і памылкі памеру, выкліканыя паліроўкай.
Варта адзначыць, што, паколькі графіт з'яўляецца пылазборнікам, яго фрэзераванне будзе ўтвараць шмат пылу, таму фрэзерны станок павінен мець ушчыльненне і прыладу для збору пылу.
Калі для апрацоўкі графітавага электрода неабходна выкарыстоўваць электраэрозійную апрацоўку, яго прадукцыйнасць не такая добрая, як у меднага матэрыялу, хуткасць рэзання прыкладна на 40% павольнейшая, чым у медзі.
1.7. Устаноўка і выкарыстанне электродаў.
Графіт мае добрыя злучныя ўласцівасці. Яго можна выкарыстоўваць для злучэння графіту з прыстасаваннем шляхам фрэзеравання электрода і разрадкі, што дазваляе зэканоміць працэс апрацоўкі адтуліны для шрубы ў матэрыяле электрода і зэканоміць працоўны час.
Графітавы матэрыял адносна далікатны, асабліва невялікі, вузкі і доўгі электрод, які лёгка зламаць пры ўздзеянні знешняга ціску падчас выкарыстання, але адразу можна зразумець, што электрод пашкоджаны.
Калі гэта медны электрод, ён будзе толькі сагінацца, а не ламацца, што вельмі небяспечна і цяжка знайсці ў працэсе выкарыстання, і гэта лёгка прывядзе да абломкаў апрацоўванай дэталі.
1.8. Кошт.
Медны матэрыял з'яўляецца неаднаўляльным рэсурсам, цэнавая тэндэнцыя будзе станавіцца ўсё даражэйшай, у той час як цана графітавага матэрыялу мае тэндэнцыю стабілізавацца.
Кошт медзі ў апошнія гады вырас, і буйныя вытворцы графіту ўдасканальваюць працэсы вытворчасці, што робіць яго канкурэнтнай перавагай. Цяпер, пры тым жа аб'ёме, кошт графітавых электродаў і кошт медных электродаў даволі нізкія, але графіт можна перапрацоўваць больш эфектыўна, чым медныя электроды, што дазваляе зэканоміць большую колькасць працоўных гадзін, што эквівалентна непасрэднаму зніжэнню выдаткаў на вытворчасць.
Карацей кажучы, сярод 8 характарыстык графітавага электрода па шліфавальнай машыне яго перавагі відавочныя: эфектыўнасць фрэзеравання і апрацоўкі разрадным электродам значна лепшая, чым у меднага электрода; вялікі электрод мае невялікую вагу, добрую стабільнасць памераў, тонкі электрод не лёгка дэфармуецца, а тэкстура паверхні лепшая, чым у меднага электрода.
Недахопам графітавага матэрыялу з'яўляецца тое, што ён не падыходзіць для апрацоўкі паверхневым разрадам у адпаведнасці з VDI12 (Ra 0,4 м), а эфектыўнасць выкарыстання электраэрозіі для вырабу электродаў нізкая.
Аднак з практычнага пункту гледжання адной з важных прычын, якія ўплываюць на эфектыўнае прасоўванне графітавых матэрыялаў у Кітаі, з'яўляецца неабходнасць спецыяльнага графітнага апрацоўчага станка для фрэзеравання электродаў, што вылучае новыя патрабаванні да тэхналагічнага абсталявання прэсавальных прадпрыемстваў, у той час як некаторыя малыя прадпрыемствы могуць не мець такой умовы.
У цэлым, перавагі графітавых электродаў ахопліваюць пераважную большасць выпадкаў апрацоўкі электраэрозіяй і заслугоўваюць папулярызацыі і прымянення, са значнымі доўгатэрміновымі перавагамі. Недахоп тонкай апрацоўкі паверхні можа быць кампенсаваны выкарыстаннем медных электродаў.
2. Выбар матэрыялаў графітавых электродаў для электраэрозійнай апрацоўкі
Для графітавых матэрыялаў існуюць наступныя чатыры паказчыкі, якія непасрэдна вызначаюць прадукцыйнасць матэрыялаў:
1) Сярэдні дыяметр часціц матэрыялу
Сярэдні дыяметр часціц матэрыялу непасрэдна ўплывае на ўмовы разраду матэрыялу.
Чым меншая сярэдняя часціца графітавага матэрыялу, тым больш раўнамерны разрад, тым больш стабільныя ўмовы разраду, тым лепшая якасць паверхні і тым меншыя страты.
Чым большы сярэдні памер часціц, тым лепшая хуткасць выдалення матэрыялу можа быць атрымана пры грубай апрацоўцы, але эфект чыставой апрацоўкі паверхні дрэнны, а страты электрода вялікія.
2) Трываласць матэрыялу на выгіб
Трываласць матэрыялу на выгіб з'яўляецца прамым адлюстраваннем яго трываласці, што сведчыць аб герметычнасці яго ўнутранай структуры.
Высокатрывалы матэрыял мае адносна добрыя характарыстыкі ўстойлівасці да разраду. Для высокадакладнага электрода варта выбіраць матэрыял з добрай трываласцю, наколькі гэта магчыма.
3) Цвёрдасць матэрыялу па Шору
Графіт цвярдзейшы за металічныя матэрыялы, і страты рэжучага інструмента большыя, чым страты рэжучага металу.
Адначасова, высокая цвёрдасць графітавага матэрыялу паляпшае кантроль страт пры разрадцы.
4) Уласнае супраціўленне матэрыялу
Хуткасць разраду графітавага матэрыялу з высокім уласным удзельным супраціўленнем будзе павольнейшай, чым з нізкім удзельным супраціўленнем.
Чым вышэй уласны супраціў, тым меншыя страты на электродзе, але чым вышэй уласны супраціў, тым больш пагаршаецца стабільнасць разраду.
У цяперашні час існуе мноства розных гатункаў графіту, даступных ад вядучых сусветных пастаўшчыкоў графіту.
Звычайна ў залежнасці ад сярэдняга дыяметра часціц графіту, які падлягае класіфікацыі, дыяметр часціц ≤ 4 мкм вызначаецца як дробны графіт, часціцы дыяметрам 5~10 мкм вызначаюцца як сярэдні графіт, часціцы дыяметрам 10 мкм і вышэй вызначаюцца як буйны графіт.
Чым меншы дыяметр часціц, тым даражэйшы матэрыял, і тым больш прыдатны графітавы матэрыял можна выбраць у адпаведнасці з патрабаваннямі і коштам электраэрозійнай апрацоўкі.
3. Выраб графітавага электрода
Графітавы электрод у асноўным вырабляецца шляхам фрэзеравання.
З пункту гледжання тэхналогіі апрацоўкі, графіт і медзь - гэта два розныя матэрыялы, і іх розныя характарыстыкі рэзання павінны быць асвоены.
Калі графітавы электрод апрацоўваецца па тэхналогіі меднага электрода, непазбежна ўзнікнуць праблемы, такія як частыя разломы ліста, што патрабуе выкарыстання адпаведных рэжучых інструментаў і параметраў рэзання.
Апрацоўка графітавых электродаў зношваецца мацней, чым медныя электроды. З эканамічнага пункту гледжання, выбар цвёрдасплаўнага інструмента з'яўляецца найбольш эканамічным. Выбар інструмента з алмазным пакрыццём (так званага графітавага нажа) па цане даражэйшы, але інструмент з алмазным пакрыццём мае больш працяглы тэрмін службы і высокую дакладнасць апрацоўкі, што ў цэлым дае добрую эканамічную выгаду.
Памер пярэдняга вугла інструмента таксама ўплывае на яго тэрмін службы. Пярэдні вугал інструмента 0° будзе да 50% вышэйшым, чым пярэдні вугал 15°, што таксама паляпшае стабільнасць рэзання, але чым большы вугал, тым лепшая паверхня апрацоўкі. Выкарыстанне вугла інструмента 15° дазваляе дасягнуць найлепшай паверхні апрацоўкі.
Хуткасць рэзання пры апрацоўцы можа рэгулявацца ў залежнасці ад формы электрода, звычайна 10 м/мін, падобна апрацоўцы алюмінія або пластыка, рэжучы інструмент можа знаходзіцца непасрэдна на апрацоўцы і з яе пры грубай апрацоўцы, а з'ява вуглавога зрушэння і фрагментацыі лёгка ўзнікае пры чыставой апрацоўцы, і часта выкарыстоўваецца спосаб лёгкай хуткай хады нажа.
Графітавы электрод у працэсе рэзкі ўтварае шмат пылу. Каб пазбегнуць траплення часціц графіту ў шпіндзель і шрубу машыны, у цяперашні час існуюць два асноўныя рашэнні: адно - выкарыстанне спецыяльнага графітнага апрацоўчага станка, другое - рамонт звычайнага апрацоўчага цэнтра, абсталяванага спецыяльнай прыладай для збору пылу.
Спецыяльны графітавы высакахуткасны фрэзерны станок, прадстаўлены на рынку, мае высокую эфектыўнасць фрэзеравання і можа лёгка выконваць выраб складаных электродаў з высокай дакладнасцю і добрай якасцю паверхні.
Калі для вырабу графітавага электрода патрабуецца электраэрозійная апрацоўка, рэкамендуецца выкарыстоўваць дробны графітавы матэрыял з меншым дыяметрам часціц.
Апрацоўка графіту нізкая, чым меншы дыяметр часціц, тым вышэйшая эфектыўнасць рэзання і можна пазбегнуць такіх анамальных праблем, як частыя абрывы дроту і паверхневыя аблямоўкі.
4. Параметры электроэразійнай апрацоўкі графітавага электрода
Выбар параметраў электраэрозійнай апрацоўкі графіту і медзі даволі адрозніваецца.
Параметры электраэрозійнай апрацоўкі ў асноўным ўключаюць ток, шырыню імпульсу, інтэрвал імпульсу і палярнасць.
Ніжэй апісаны асновы рацыянальнага выкарыстання гэтых асноўных параметраў.
Шчыльнасць току графітавага электрода звычайна складае 10~12 А/см2, што значна больш, чым у меднага электрода. Такім чынам, у межах дазволенага дыяпазону току ў адпаведнай вобласці, чым большы ток выбраны, тым вышэй хуткасць апрацоўкі графітавага разраду, тым меншымі будуць страты на электродзе, але шурпатасць паверхні будзе большай.
Чым большая шырыня імпульсу, тым меншыя будуць страты на электродзе.
Аднак большая шырыня імпульсу пагоршыць стабільнасць апрацоўкі, знізіць хуткасць апрацоўкі і зрабіць паверхню больш шурпатай.
Каб забяспечыць нізкія страты электрода падчас грубай апрацоўкі, звычайна выкарыстоўваецца адносна вялікая шырыня імпульсу, што дазваляе эфектыўна рэалізаваць апрацоўку графітавага электрода з нізкімі стратамі пры значэнні ад 100 да 300 амерыканскіх адзінак.
Каб атрымаць дробную паверхню і стабільны эфект разраду, варта выбраць меншую шырыню імпульсу.
У цэлым, шырыня імпульсу графітавага электрода прыкладна на 40% меншая, чым у меднага электрода.
Імпульсны прамежак у асноўным уплывае на хуткасць апрацоўкі на разрад і стабільнасць апрацоўкі. Чым большае значэнне, тым лепшая стабільнасць апрацоўкі, што дапамагае дасягнуць лепшай аднастайнасці паверхні, але хуткасць апрацоўкі зніжаецца.
Пры ўмове забеспячэння стабільнасці апрацоўкі больш высокая эфектыўнасць апрацоўкі можа быць атрымана шляхам выбару меншага імпульснага прамежку, але калі стан разраду нестабільны, больш высокая эфектыўнасць апрацоўкі можа быць атрымана шляхам выбару большага імпульснага прамежку.
Пры апрацоўцы графітавых электродаў разрадным спосабам імпульсны прамежак і працягласць імпульсу звычайна ўсталёўваюцца як 1:1, у той час як пры апрацоўцы медных электродаў імпульсны прамежак і працягласць імпульсу звычайна ўсталёўваюцца як 1:3.
Пры стабільнай апрацоўцы графіту суадносіны паміж імпульсным прамежкам і шырынёй імпульсу можна рэгуляваць да 2:3.
У выпадку малога імпульснага зазору карысна сфарміраваць пакрывальны пласт на паверхні электрода, што дапаможа паменшыць страты на электродзе.
Выбар палярнасці графітавага электрода ў электраэрозійнай апрацоўцы ў асноўным такі ж, як і ў меднага электрода.
Згодна з эфектам палярнасці электраэрозійнай апрацоўкі, пры апрацоўцы штампаванай сталі звычайна выкарыстоўваецца станоўчая палярнасць, гэта значыць электрод падключаецца да станоўчага полюса крыніцы харчавання, а апрацоўваемая дэталь — да адмоўнага полюса крыніцы харчавання.
Пры выкарыстанні вялікага току і працягласці імпульсу, выбар апрацоўкі з станоўчай палярнасцю можа дасягнуць надзвычай нізкіх страт электрода. Пры няправільнай палярнасці страты электрода будуць вельмі вялікімі.
Толькі калі патрабуецца тонкая апрацоўка паверхні менш за VDI18 (Ra0,8 м) і шырыня імпульсу вельмі малая, выкарыстоўваецца апрацоўка з адмоўнай палярнасцю для атрымання лепшай якасці паверхні, але страты на электродзе вялікія.
Цяпер электраэрозійныя станкі з ЧПУ абсталяваны параметрамі апрацоўкі графітам пад ціскам.
Выкарыстанне электрычных параметраў з'яўляецца інтэлектуальным і можа генеравацца аўтаматычна экспертнай сістэмай станка.
Як правіла, машына можа наладзіць аптымізаваныя параметры апрацоўкі, выбраўшы пару матэрыялаў, тып прымянення, значэнне шурпатасці паверхні і ўвёўшы вобласць апрацоўкі, глыбіню апрацоўкі, маштабаванне памеру электрода і г.д. падчас праграмавання.
Усталяваны для графітавага электрода бібліятэкі электраэрозійных станкоў, багаты параметрамі апрацоўкі, тып матэрыялу можна выбраць з грубага графіту, графіту, графіт адпавядае розным матэрыялам апрацоўванай дэталі, каб падзяліць тып прымянення на стандартны, глыбокі паз, востры канаўка, вялікую плошчу, вялікую поласць, напрыклад, дробны, а таксама забяспечвае нізкія страты, стандартны, высокаэфектыўны і гэтак далей шматлікія віды выбару прыярытэту апрацоўкі.
5. Заключэнне
Новы матэрыял для графітавых электродаў варты актыўнай папулярызацыі, і яго перавагі будуць паступова прызнаныя і прыняты айчыннай прамысловасцю па вытворчасці прэс-формаў.
Правільны выбар матэрыялаў для графітавых электродаў і паляпшэнне адпаведных тэхналагічных сувязей прынясуць высокую эфектыўнасць, высокую якасць і нізкі кошт прадпрыемствам па вытворчасці прэс-формаў.
Час публікацыі: 04 снежня 2020 г.