1. Características de EDM de materiais de grafite.
1.1.Velocidade de usinagem de descarga.
O grafite é um material não metálico com ponto de fusão muito alto, de 3.650 °C, enquanto o cobre tem ponto de fusão de 1.083 °C, portanto o eletrodo de grafite pode suportar condições de ajuste de corrente maiores.
Quando a área de descarga e a escala do tamanho do eletrodo são maiores, as vantagens da usinagem de desbaste de alta eficiência do material de grafite são mais óbvias.
A condutividade térmica da grafite é 1/3 da do cobre, e o calor gerado durante o processo de descarga pode ser usado para remover materiais metálicos com mais eficiência. Portanto, a eficiência de processamento da grafite é maior do que a do eletrodo de cobre em processamentos médios e finos.
De acordo com a experiência de processamento, a velocidade de processamento de descarga do eletrodo de grafite é 1,5 a 2 vezes mais rápida que a do eletrodo de cobre sob as condições corretas de uso.
1.2.Consumo de eletrodos.
O eletrodo de grafite tem a característica de suportar condições de alta corrente, além disso, sob a condição de configuração de desbaste adequada, incluindo peças de aço carbono produzidas durante a usinagem, remoção de conteúdo e fluido de trabalho em decomposição de partículas de carbono em alta temperatura, o efeito de polaridade, sob a ação de remoção parcial de conteúdo, as partículas de carbono irão aderir à superfície do eletrodo para formar uma camada protetora, garantindo ao eletrodo de grafite pequena perda na usinagem de desbaste, ou até mesmo "desperdício zero".
A principal perda de eletrodo na eletroerosão advém da usinagem de desbaste. Embora a taxa de perda seja alta nas condições de ajuste de acabamento, a perda geral também é baixa devido à pequena margem de usinagem reservada para as peças.
Em geral, a perda do eletrodo de grafite é menor do que a do eletrodo de cobre na usinagem de desbaste com alta corrente e ligeiramente maior do que a do eletrodo de cobre na usinagem de acabamento. A perda do eletrodo de grafite é semelhante.
1.3.A qualidade da superfície.
O diâmetro das partículas de grafite afeta diretamente a rugosidade da superfície da eletroerosão. Quanto menor o diâmetro, menor a rugosidade da superfície obtida.
Há alguns anos, usando material de grafite com partículas de 5 mícrons de diâmetro, a melhor superfície só conseguia atingir VDI18 edm (Ra0,8 mícrons); atualmente, o diâmetro de grão dos materiais de grafite consegue atingir 3 mícrons de phi; a melhor superfície consegue atingir VDI12 edm estável (Ra0,4 mícrons) ou um nível mais sofisticado, mas o eletrodo de grafite consegue espelhar edm.
O material de cobre possui baixa resistividade e estrutura compacta, podendo ser processado de forma estável em condições adversas. A rugosidade da superfície pode ser inferior a Ra0,1 m e pode ser processado por espelho.
Portanto, se a usinagem por descarga busca uma superfície extremamente fina, é mais adequado usar material de cobre como eletrodo, o que é a principal vantagem do eletrodo de cobre sobre o eletrodo de grafite.
Mas o eletrodo de cobre, sob a condição de grande ajuste de corrente, a superfície do eletrodo é fácil de se tornar áspera, até mesmo aparecer rachaduras, e os materiais de grafite não teriam esse problema, o requisito de rugosidade da superfície para VDI26 (Ra2.0 mícrons) sobre o processamento do molde, usando um eletrodo de grafite pode ser feito do processamento grosso ao fino, percebe o efeito de superfície uniforme, os defeitos da superfície.
Além disso, devido às diferentes estruturas de grafite e cobre, o ponto de corrosão da descarga superficial do eletrodo de grafite é mais regular do que o do eletrodo de cobre. Portanto, quando a mesma rugosidade superficial de VDI20 ou superior é processada, a granularidade da superfície da peça processada pelo eletrodo de grafite é mais distinta, e esse efeito superficial dos grãos é melhor do que o efeito superficial de descarga do eletrodo de cobre.
1.4.A precisão da usinagem.
O coeficiente de expansão térmica do material de grafite é pequeno, o coeficiente de expansão térmica do material de cobre é 4 vezes maior que o do material de grafite, portanto, no processamento de descarga, o eletrodo de grafite é menos propenso à deformação do que o eletrodo de cobre, o que pode obter precisão de processamento mais estável e confiável.
Especialmente quando nervuras profundas e estreitas são processadas, a alta temperatura local faz com que o eletrodo de cobre dobre facilmente, mas o eletrodo de grafite não.
Para eletrodos de cobre com uma grande relação profundidade-diâmetro, um certo valor de expansão térmica deve ser compensado para corrigir o tamanho durante a configuração de usinagem, enquanto o eletrodo de grafite não é necessário.
1.5.Peso do eletrodo.
O material de grafite é menos denso que o cobre, e o peso do eletrodo de grafite do mesmo volume é apenas 1/5 do peso do eletrodo de cobre.
Pode-se observar que o uso de grafite é muito adequado para eletrodos de grande volume, o que reduz significativamente a carga sobre o fuso de máquinas-ferramentas de eletroerosão. O eletrodo não causará inconvenientes na fixação devido ao seu alto peso e produzirá deflexão e deslocamento durante o processamento, etc. Observa-se que o uso de eletrodos de grafite é de grande importância no processamento de moldes em larga escala.
1.6.Dificuldade de fabricação do eletrodo.
O desempenho de usinagem do material de grafite é bom. A resistência ao corte é de apenas 1/4 da do cobre. Sob as condições corretas de processamento, a eficiência de fresamento do eletrodo de grafite é de 2 a 3 vezes maior que a do eletrodo de cobre.
O eletrodo de grafite é fácil de limpar o ângulo e pode ser usado para processar a peça de trabalho que deve ser finalizada por vários eletrodos em um único eletrodo.
A estrutura exclusiva de partículas do material de grafite evita a formação de rebarbas após a fresagem e conformação do eletrodo, o que pode atender diretamente aos requisitos de uso quando as rebarbas não são facilmente removidas na modelagem complexa, eliminando assim o processo de polimento manual do eletrodo e evitando a alteração de forma e erro de tamanho causados pelo polimento.
É importante ressaltar que, como o grafite acumula poeira, a moagem de grafite produzirá muita poeira, portanto, a fresadora deve ter uma vedação e um dispositivo de coleta de poeira.
Se for necessário usar edM para processar eletrodo de grafite, seu desempenho de processamento não será tão bom quanto o do material de cobre, a velocidade de corte será cerca de 40% mais lenta que a do cobre.
1.7.Instalação e uso do eletrodo.
O material de grafite possui boas propriedades de ligação. Ele pode ser usado para unir o grafite ao dispositivo por meio da fresagem do eletrodo e da descarga, o que pode economizar o procedimento de usinagem do furo do parafuso no material do eletrodo e o tempo de trabalho.
O material de grafite é relativamente quebradiço, especialmente o eletrodo pequeno, estreito e longo, que é fácil de quebrar quando submetido a força externa durante o uso, mas é possível saber imediatamente que o eletrodo foi danificado.
Se for um eletrodo de cobre, ele apenas entortará e não quebrará, o que é muito perigoso e difícil de encontrar durante o uso, além de levar facilmente ao descarte da peça de trabalho.
1.8.Preço.
O material de cobre é um recurso não renovável, a tendência de preço se tornará cada vez mais cara, enquanto o preço do material de grafite tende a se estabilizar.
O preço do material de cobre aumentou nos últimos anos, os principais fabricantes de grafite melhoraram o processo na produção de grafite, obtendo vantagem competitiva, agora, sob o mesmo volume, a generalidade do preço do material do eletrodo de grafite e o preço dos materiais do eletrodo de cobre são bastante, mas o grafite pode atingir um processamento eficiente, do que o uso do eletrodo de cobre para economizar um grande número de horas de trabalho, o equivalente a reduzir o custo de produção diretamente.
Para resumir, entre as 8 características edM do eletrodo de grafite, suas vantagens são óbvias: a eficiência do eletrodo de moagem e do processamento de descarga é significativamente melhor do que a do eletrodo de cobre; o eletrodo grande tem peso pequeno, boa estabilidade dimensional, o eletrodo fino não é fácil de deformar e a textura da superfície é melhor do que a do eletrodo de cobre.
A desvantagem do material de grafite é que ele não é adequado para processamento de descarga de superfície fina sob VDI12 (Ra0,4 m), e a eficiência do uso de edM para fazer eletrodos é baixa.
No entanto, do ponto de vista prático, uma das razões importantes que afetam a promoção efetiva de materiais de grafite na China é que uma máquina especial de processamento de grafite é necessária para a fresagem de eletrodos, o que impõe novos requisitos para equipamentos de processamento de empresas de moldes; algumas pequenas empresas podem não ter essa condição.
Em geral, as vantagens dos eletrodos de grafite abrangem a grande maioria das aplicações de processamento de eletroerosão a quente (EDM) e merecem ser popularizadas e aplicadas, com benefícios consideráveis a longo prazo. A deficiência no processamento de superfícies finas pode ser compensada pelo uso de eletrodos de cobre.
2. Seleção de materiais de eletrodo de grafite para eletroerosão
Para materiais de grafite, existem principalmente os quatro indicadores a seguir que determinam diretamente o desempenho dos materiais:
1) Diâmetro médio das partículas do material
O diâmetro médio das partículas do material afeta diretamente a condição de descarga do material.
Quanto menor for a partícula média do material de grafite, mais uniforme será a descarga, mais estável será a condição de descarga, melhor será a qualidade da superfície e menor será a perda.
Quanto maior o tamanho médio das partículas, melhor a taxa de remoção obtida na usinagem de desbaste, mas o efeito de superfície do acabamento é ruim e a perda do eletrodo é grande.
2) A resistência à flexão do material
A resistência à flexão de um material é um reflexo direto de sua resistência, indicando a firmeza de sua estrutura interna.
Materiais com alta resistência apresentam desempenho relativamente bom em termos de resistência à descarga. Para eletrodos de alta precisão, materiais com boa resistência devem ser selecionados, na medida do possível.
3) Dureza Shore do material
O grafite é mais duro que os materiais metálicos, e a perda da ferramenta de corte é maior que a do metal de corte.
Ao mesmo tempo, a alta dureza do material de grafite no controle de perdas de descarga é melhor.
4) A resistividade inerente do material
A taxa de descarga de material de grafite com alta resistividade inerente será mais lenta do que aquela com baixa resistividade.
Quanto maior a resistividade inerente, menor será a perda do eletrodo, mas quanto maior a resistividade inerente, a estabilidade da descarga será afetada.
Atualmente, há muitos tipos diferentes de grafite disponíveis dos principais fornecedores de grafite do mundo.
Geralmente, de acordo com o diâmetro médio de partícula dos materiais de grafite a serem classificados, o diâmetro de partícula ≤ 4 m é definido como grafite fino, partículas de 5 a 10 m são definidas como grafite médio, partículas de 10 m acima são definidas como grafite grosso.
Quanto menor o diâmetro da partícula, mais caro é o material e mais adequado o material de grafite pode ser selecionado de acordo com os requisitos e custos da EDM.
3. Fabricação de eletrodo de grafite
O eletrodo de grafite é feito principalmente por fresagem.
Do ponto de vista da tecnologia de processamento, grafite e cobre são dois materiais diferentes, e suas diferentes características de corte devem ser dominadas.
Se o eletrodo de grafite for processado pelo processo de eletrodo de cobre, inevitavelmente ocorrerão problemas, como fratura frequente da chapa, o que requer o uso de ferramentas de corte e parâmetros de corte apropriados.
Usinagem de eletrodo de grafite do que desgaste da ferramenta de eletrodo de cobre, na consideração econômica, a escolha da ferramenta de carboneto é a mais econômica, escolha a ferramenta de revestimento de diamante (chamada faca de grafite) o preço é mais caro, mas a ferramenta de revestimento de diamante tem longa vida útil, alta precisão de processamento, o benefício econômico geral é bom.
O tamanho do ângulo frontal da ferramenta também afeta sua vida útil. O ângulo frontal de 0° da ferramenta será até 50% maior que o ângulo frontal de 15° da vida útil da ferramenta. A estabilidade de corte também é melhor, mas quanto maior o ângulo, melhor será a superfície de usinagem. O uso do ângulo de 15° da ferramenta pode atingir a melhor superfície de usinagem.
A velocidade de corte na usinagem pode ser ajustada de acordo com o formato do eletrodo, geralmente 10 m/min, semelhante à usinagem de alumínio ou plástico, a ferramenta de corte pode ser colocada e retirada diretamente da peça de trabalho na usinagem de desbaste, e o fenômeno de colapso e fragmentação do ângulo é fácil de ocorrer na usinagem de acabamento, e o método de caminhada rápida com faca leve é frequentemente adotado.
O eletrodo de grafite no processo de corte produzirá muita poeira. Para evitar a inalação de partículas de grafite no fuso e no parafuso da máquina, existem duas soluções principais no momento: uma é usar uma máquina especial de processamento de grafite e a outra é a reforma do centro de processamento comum, equipado com um dispositivo especial de coleta de poeira.
A máquina de fresagem especial de grafite de alta velocidade no mercado tem alta eficiência de fresagem e pode facilmente concluir a fabricação de eletrodos complexos com alta precisão e boa qualidade de superfície.
Se for necessário EDM para fazer um eletrodo de grafite, é recomendável usar um material de grafite fino com um diâmetro de partícula menor.
O desempenho de usinagem do grafite é ruim. Quanto menor o diâmetro da partícula, maior a eficiência de corte, e problemas anormais como quebra frequente do fio e franjas na superfície podem ser evitados.
4. Parâmetros EDM do eletrodo de grafite
A seleção de parâmetros de EDM de grafite e cobre é bem diferente.
Os parâmetros do EDM incluem principalmente corrente, largura de pulso, intervalo de pulso e polaridade.
A seguir descrevemos a base para o uso racional desses principais parâmetros.
A densidade de corrente do eletrodo de grafite é geralmente de 10 a 12 A/cm², muito maior que a do eletrodo de cobre. Portanto, dentro da faixa de corrente permitida na área correspondente, quanto maior a corrente selecionada, maior será a velocidade de processamento da descarga de grafite, menor será a perda no eletrodo, mas a rugosidade da superfície será mais espessa.
Quanto maior for a largura do pulso, menor será a perda do eletrodo.
Entretanto, uma largura de pulso maior tornará a estabilidade do processamento pior, a velocidade de processamento mais lenta e a superfície mais áspera.
Para garantir baixa perda de eletrodo durante a usinagem de desbaste, geralmente é usada uma largura de pulso relativamente grande, o que pode efetivamente realizar uma usinagem de baixa perda de eletrodo de grafite quando o valor estiver entre 100 e 300 US.
Para obter uma superfície fina e um efeito de descarga estável, deve-se escolher uma largura de pulso menor.
Em geral, a largura de pulso do eletrodo de grafite é cerca de 40% menor que a do eletrodo de cobre
A folga de pulso afeta principalmente a velocidade de usinagem de descarga e a estabilidade da usinagem. Quanto maior o valor, melhor será a estabilidade da usinagem, o que é útil para obter melhor uniformidade da superfície, mas a velocidade de usinagem será reduzida.
Sob a condição de garantir a estabilidade do processamento, maior eficiência de processamento pode ser obtida escolhendo uma lacuna de pulso menor, mas quando o estado de descarga é instável, maior eficiência de processamento pode ser obtida escolhendo uma lacuna de pulso maior.
Na usinagem de descarga de eletrodo de grafite, a distância entre pulsos e a largura de pulso são geralmente definidas em 1:1, enquanto na usinagem de eletrodo de cobre, a distância entre pulsos e a largura de pulso são geralmente definidas em 1:3.
No processamento de grafite estável, a proporção de correspondência entre a lacuna de pulso e a largura de pulso pode ser ajustada para 2:3.
No caso de pequena folga de pulso, é benéfico formar uma camada de cobertura na superfície do eletrodo, o que ajuda a reduzir a perda do eletrodo.
A seleção de polaridade do eletrodo de grafite em EDM é basicamente a mesma que a do eletrodo de cobre.
De acordo com o efeito de polaridade do EDM, a usinagem de polaridade positiva é geralmente usada na usinagem de aço de matriz, ou seja, o eletrodo é conectado ao polo positivo da fonte de alimentação, e a peça de trabalho é conectada ao polo negativo da fonte de alimentação.
Utilizando corrente e largura de pulso elevadas, a usinagem com polaridade positiva pode alcançar perdas de eletrodo extremamente baixas. Se a polaridade estiver incorreta, a perda de eletrodo será muito grande.
Somente quando a superfície precisa ser finamente processada em menos de VDI18 (Ra0,8 m) e a largura do pulso é muito pequena, o processamento de polaridade negativa é usado para obter melhor qualidade de superfície, mas a perda do eletrodo é grande.
Agora, as máquinas-ferramentas CNC edM são equipadas com parâmetros de usinagem de descarga de grafite.
O uso de parâmetros elétricos é inteligente e pode ser gerado automaticamente pelo sistema especialista da máquina-ferramenta.
Geralmente, a máquina pode configurar os parâmetros de processamento otimizados selecionando o par de materiais, o tipo de aplicação, o valor da rugosidade da superfície e inserindo a área de processamento, a profundidade de processamento, a escala do tamanho do eletrodo, etc. Durante a programação.
Conjunto para eletrodo de grafite de biblioteca de máquina-ferramenta EDM com parâmetros de processamento ricos, o tipo de material pode ser escolhido entre grafite grosso, grafite, grafite corresponde a uma variedade de materiais de peça de trabalho, para subdividir o tipo de aplicação para padrão, sulco profundo, ponta afiada, grande área, grande cavidade, como fino, também fornece baixa perda, padrão, alta eficiência e assim por diante, os muitos tipos de escolha de prioridade de processamento.
5.Conclusão
O novo material de eletrodo de grafite merece ser popularizado vigorosamente e suas vantagens serão gradualmente reconhecidas e aceitas pela indústria nacional de fabricação de moldes.
A seleção correta de materiais de eletrodo de grafite e a melhoria dos vínculos tecnológicos relacionados trarão alta eficiência, alta qualidade e baixo custo para as empresas de fabricação de moldes.
Horário da publicação: 04/12/2020