1. Ciri-ciri EDM bahan grafit.
1.1. Kelajuan pemesinan pelepasan.
Grafit merupakan bahan bukan logam dengan takat lebur yang sangat tinggi iaitu 3,650°C, manakala tembaga mempunyai takat lebur 1,083°C, jadi elektrod grafit boleh menahan keadaan penetapan arus yang lebih besar.
Apabila kawasan pelepasan dan skala saiz elektrod lebih besar, kelebihan pemesinan kasar bahan grafit yang berkecekapan tinggi adalah lebih jelas.
Kekonduksian terma grafit adalah 1/3 daripada kuprum, dan haba yang dihasilkan semasa proses pelepasan boleh digunakan untuk menanggalkan bahan logam dengan lebih berkesan. Oleh itu, kecekapan pemprosesan grafit adalah lebih tinggi daripada elektrod kuprum dalam pemprosesan sederhana dan halus.
Mengikut pengalaman pemprosesan, kelajuan pemprosesan pelepasan elektrod grafit adalah 1.5 ~ 2 kali lebih pantas daripada elektrod kuprum di bawah keadaan penggunaan yang betul.
1.2. Penggunaan elektrod.
Elektrod grafit mempunyai ciri-ciri yang boleh menahan keadaan arus tinggi, di samping itu, di bawah keadaan tetapan kasar yang sesuai, termasuk bahan kerja keluli karbon yang dihasilkan semasa penyingkiran kandungan pemesinan dan penguraian zarah karbon pada suhu tinggi, kesan kekutuban, di bawah tindakan penyingkiran separa kandungan, zarah karbon akan melekat pada permukaan elektrod untuk membentuk lapisan pelindung, memastikan elektrod grafit dalam kerugian kecil dalam pemesinan kasar, atau "sifar sisa".
Kehilangan elektrod utama dalam EDM datangnya daripada pemesinan kasar. Walaupun kadar kehilangan adalah tinggi dalam keadaan penetapan kemasan, kehilangan keseluruhan juga rendah disebabkan oleh elaun pemesinan yang kecil yang dikhaskan untuk bahagian-bahagian.
Secara amnya, kehilangan elektrod grafit adalah kurang daripada elektrod kuprum dalam pemesinan kasar arus besar dan sedikit lebih daripada elektrod kuprum dalam pemesinan kemasan. Kehilangan elektrod grafit adalah serupa.
1.3. Kualiti permukaan.
Diameter zarah bahan grafit secara langsung mempengaruhi kekasaran permukaan EDM. Semakin kecil diameternya, semakin rendah kekasaran permukaan yang dapat diperoleh.
Beberapa tahun yang lalu, menggunakan bahan grafit berdiameter 5 mikron zarah phi, permukaan terbaik hanya boleh mencapai VDI18 edm (Ra0.8 mikron), pada masa kini diameter butiran bahan grafit telah dapat mencapai dalam lingkungan 3 mikron phi, permukaan terbaik boleh mencapai VDI12 edm (Ra0.4 mu m) yang stabil atau tahap yang lebih canggih, tetapi elektrod grafit boleh mencerminkan edm.
Bahan tembaga mempunyai kerintangan yang rendah dan struktur yang padat, dan boleh diproses secara stabil dalam keadaan yang sukar. Kekasaran permukaan boleh kurang daripada Ra0.1 m, dan ia boleh diproses dengan cermin.
Oleh itu, jika pemesinan pelepasan menggunakan permukaan yang sangat halus, adalah lebih sesuai untuk menggunakan bahan kuprum sebagai elektrod, yang merupakan kelebihan utama elektrod kuprum berbanding elektrod grafit.
Tetapi elektrod kuprum di bawah keadaan tetapan arus yang besar, permukaan elektrod mudah menjadi kasar, kelihatan retak sekata, dan bahan grafit tidak akan mempunyai masalah ini. Keperluan kekasaran permukaan untuk VDI26 (Ra2.0 mikron) tentang pemprosesan acuan, menggunakan elektrod grafit boleh dilakukan dari pemprosesan kasar hingga halus, menyedari kesan permukaan seragam, kecacatan permukaan.
Di samping itu, disebabkan oleh struktur grafit dan kuprum yang berbeza, titik kakisan pelepasan permukaan elektrod grafit adalah lebih sekata berbanding elektrod kuprum. Oleh itu, apabila kekasaran permukaan yang sama iaitu VDI20 atau lebih diproses, kebutiran permukaan benda kerja yang diproses oleh elektrod grafit adalah lebih ketara, dan kesan permukaan butiran ini adalah lebih baik daripada kesan permukaan pelepasan elektrod kuprum.
1.4. Ketepatan pemesinan.
Pekali pengembangan haba bahan grafit adalah kecil, pekali pengembangan haba bahan kuprum adalah 4 kali ganda daripada bahan grafit, jadi dalam pemprosesan pelepasan, elektrod grafit kurang terdedah kepada ubah bentuk berbanding elektrod kuprum, yang boleh memperoleh ketepatan pemprosesan yang lebih stabil dan boleh dipercayai.
Terutamanya apabila rusuk yang dalam dan sempit diproses, suhu tinggi tempatan menjadikan elektrod kuprum mudah bengkok, tetapi elektrod grafit tidak.
Bagi elektrod kuprum dengan nisbah kedalaman-diameter yang besar, nilai pengembangan haba tertentu perlu dikompensasikan untuk membetulkan saiz semasa tetapan pemesinan, manakala elektrod grafit tidak diperlukan.
1.5. Berat elektrod.
Bahan grafit kurang tumpat daripada kuprum, dan berat elektrod grafit dengan isipadu yang sama hanya 1/5 daripada berat elektrod kuprum.
Dapat dilihat bahawa penggunaan grafit sangat sesuai untuk elektrod dengan isipadu yang besar, yang dapat mengurangkan beban gelendong alat mesin EDM dengan ketara. Elektrod tidak akan menyebabkan kesulitan dalam pengapitan kerana beratnya yang besar, dan ia akan menghasilkan anjakan pesongan dalam pemprosesan, dan sebagainya. Dapat dilihat bahawa penggunaan elektrod grafit dalam pemprosesan acuan berskala besar adalah sangat penting.
1.6. Kesukaran pembuatan elektrod.
Prestasi pemesinan bahan grafit adalah baik. Rintangan pemotongan hanya 1/4 daripada kuprum. Di bawah keadaan pemprosesan yang betul, kecekapan elektrod grafit penggilingan adalah 2~3 kali ganda daripada elektrod kuprum.
Elektrod grafit mudah dibersihkan Sudutnya, dan ia boleh digunakan untuk memproses bahan kerja yang perlu diselesaikan oleh pelbagai elektrod menjadi satu elektrod.
Struktur zarah unik bahan grafit menghalang burr daripada berlaku selepas pengilangan dan pembentukan elektrod, yang boleh memenuhi keperluan penggunaan secara langsung apabila burr tidak mudah dikeluarkan dalam pemodelan kompleks, sekali gus menghapuskan proses penggilapan manual elektrod dan mengelakkan perubahan bentuk dan ralat saiz yang disebabkan oleh penggilapan.
Perlu diingatkan bahawa, kerana grafit merupakan pengumpulan habuk, grafit penggilingan akan menghasilkan banyak habuk, jadi mesin penggilingan mesti mempunyai peranti pengedap dan pengumpulan habuk.
Jika perlu menggunakan edM untuk memproses elektrod grafit, prestasi pemprosesannya tidak sebaik bahan kuprum, kelajuan pemotongan adalah kira-kira 40% lebih perlahan daripada kuprum.
1.7. Pemasangan dan penggunaan elektrod.
Bahan grafit mempunyai sifat ikatan yang baik. Ia boleh digunakan untuk mengikat grafit dengan lekapan dengan mengisar elektrod dan menyahcas, yang dapat menjimatkan prosedur pemesinan lubang skru pada bahan elektrod dan menjimatkan masa kerja.
Bahan grafit agak rapuh, terutamanya elektrod yang kecil, sempit dan panjang, yang mudah pecah apabila dikenakan daya luaran semasa penggunaan, tetapi boleh segera mengetahui bahawa elektrod telah rosak.
Jika ia adalah elektrod kuprum, ia hanya akan bengkok dan tidak pecah, yang sangat berbahaya dan sukar dicari dalam proses penggunaan, dan ia akan mudah menyebabkan cebisan bahan kerja.
1.8.Harga.
Bahan tembaga merupakan sumber yang tidak boleh diperbaharui, trend harga akan menjadi semakin mahal, manakala harga bahan grafit cenderung untuk stabil.
Harga bahan tembaga meningkat dalam beberapa tahun kebelakangan ini, pengeluar utama grafit meningkatkan proses pengeluaran grafit menjadikan kelebihan daya saingnya. Kini, di bawah jumlah yang sama, harga bahan elektrod grafit dan harga bahan elektrod tembaga agak tinggi, tetapi grafit boleh mencapai pemprosesan yang cekap, berbanding penggunaan elektrod tembaga untuk menjimatkan sejumlah besar jam kerja, bersamaan dengan mengurangkan kos pengeluaran secara langsung.
Secara ringkasnya, antara 8 ciri edM elektrod grafit, kelebihannya adalah jelas: kecekapan elektrod penggilingan dan pemprosesan pelepasan jauh lebih baik daripada elektrod kuprum; elektrod besar mempunyai berat yang kecil, kestabilan dimensi yang baik, elektrod nipis tidak mudah berubah bentuk, dan tekstur permukaan lebih baik daripada elektrod kuprum.
Kelemahan bahan grafit ialah ia tidak sesuai untuk pemprosesan pelepasan permukaan halus di bawah VDI12 (Ra0.4 m), dan kecekapan penggunaan edM untuk membuat elektrod adalah rendah.
Walau bagaimanapun, dari sudut pandangan praktikal, salah satu sebab penting yang mempengaruhi promosi bahan grafit yang berkesan di China adalah kerana mesin pemprosesan grafit khas diperlukan untuk elektrod penggilingan, yang mengemukakan keperluan baharu untuk peralatan pemprosesan perusahaan acuan, sesetengah perusahaan kecil mungkin tidak mempunyai keadaan ini.
Secara amnya, kelebihan elektrod grafit merangkumi sebahagian besar proses pemprosesan edM, dan layak untuk dipopularkan dan diaplikasikan, dengan manfaat jangka panjang yang besar. Kekurangan pemprosesan permukaan halus boleh diatasi dengan penggunaan elektrod kuprum.
2. Pemilihan bahan elektrod grafit untuk EDM
Bagi bahan grafit, terdapat empat petunjuk berikut yang menentukan prestasi bahan secara langsung:
1) Diameter zarah purata bahan
Diameter zarah purata bahan secara langsung mempengaruhi keadaan pelepasan bahan.
Semakin kecil purata zarah bahan grafit, semakin seragam pelepasannya, semakin stabil keadaan pelepasannya, semakin baik kualiti permukaannya, dan semakin sedikit kehilangannya.
Semakin besar saiz zarah purata, kadar penyingkiran yang lebih baik boleh diperolehi dalam pemesinan kasar, tetapi kesan permukaan kemasan adalah lemah dan kehilangan elektrod adalah besar.
2) Kekuatan lenturan bahan
Kekuatan lenturan sesuatu bahan merupakan pantulan langsung kekuatannya, yang menunjukkan ketegasan struktur dalamannya.
Bahan dengan kekuatan tinggi mempunyai prestasi rintangan nyahcas yang agak baik. Bagi elektrod dengan ketepatan tinggi, bahan dengan kekuatan yang baik harus dipilih sejauh mungkin.
3) Kekerasan pantai bahan
Grafit lebih keras daripada bahan logam, dan kehilangan alat pemotong adalah lebih besar daripada logam pemotong.
Pada masa yang sama, kekerasan bahan grafit yang tinggi dalam kawalan kehilangan pelepasan adalah lebih baik.
4) Kerintangan semula jadi bahan
Kadar nyahcas bahan grafit dengan kerintangan semula jadi yang tinggi akan menjadi lebih perlahan berbanding dengan kerintangan yang rendah.
Semakin tinggi kerintangan semula jadi, semakin kecil kehilangan elektrod, tetapi semakin tinggi kerintangan semula jadi, kestabilan nyahcas akan terjejas.
Pada masa ini, terdapat banyak gred grafit yang berbeza yang boleh didapati daripada pembekal grafit terkemuka di dunia.
Secara amnya mengikut diameter zarah purata bahan grafit yang akan dikelaskan, diameter zarah ≤ 4 m ditakrifkan sebagai grafit halus, zarah dalam 5 ~ 10 m ditakrifkan sebagai grafit sederhana, zarah dalam 10 m di atas ditakrifkan sebagai grafit kasar.
Lebih kecil diameter zarah, lebih mahal bahan tersebut, dan lebih sesuai bahan grafit yang boleh dipilih mengikut keperluan dan kos EDM.
3. Fabrikasi elektrod grafit
Elektrod grafit terutamanya dibuat melalui penggilingan.
Dari sudut pandangan teknologi pemprosesan, grafit dan tembaga adalah dua bahan yang berbeza, dan ciri pemotongan mereka yang berbeza harus dikuasai.
Jika elektrod grafit diproses oleh proses elektrod kuprum, masalah pasti akan berlaku, seperti keretakan kepingan yang kerap, yang memerlukan penggunaan alat pemotong dan parameter pemotongan yang sesuai.
Elektrod grafit pemesinan lebih tahan haus daripada elektrod kuprum, dari segi ekonomi, pilihan alat karbida adalah yang paling menjimatkan, memilih alat salutan berlian (dipanggil pisau grafit) harganya lebih mahal, tetapi alat salutan berlian mempunyai jangka hayat yang panjang, ketepatan pemprosesan yang tinggi, dan faedah ekonomi keseluruhannya adalah baik.
Saiz Sudut hadapan alat juga mempengaruhi hayat perkhidmatannya, Sudut hadapan 0° alat akan menjadi sehingga 50% lebih tinggi daripada Sudut hadapan 15° hayat perkhidmatan alat, kestabilan pemotongan juga lebih baik, tetapi semakin besar Sudut, semakin baik permukaan pemesinan, penggunaan Sudut 15° alat boleh mencapai permukaan pemesinan yang terbaik.
Kelajuan pemotongan dalam pemesinan boleh dilaraskan mengikut bentuk elektrod, biasanya 10m/min, sama seperti pemesinan aluminium atau plastik, alat pemotong boleh diletakkan terus pada dan di luar bahan kerja dalam pemesinan kasar, dan fenomena keruntuhan dan pemecahan sudut mudah berlaku dalam pemesinan kemasan, dan cara berjalan pantas pisau ringan sering diguna pakai.
Elektrod grafit dalam proses pemotongan akan menghasilkan banyak habuk, untuk mengelakkan zarah grafit daripada disedut oleh gelendong dan skru mesin, terdapat dua penyelesaian utama pada masa ini, satu adalah menggunakan mesin pemprosesan grafit khas, yang lain adalah pengubahsuaian pusat pemprosesan biasa, dilengkapi dengan peranti pengumpulan habuk khas.
Mesin penggilingan berkelajuan tinggi grafit khas di pasaran mempunyai kecekapan penggilingan yang tinggi dan boleh menyelesaikan pembuatan elektrod kompleks dengan ketepatan tinggi dan kualiti permukaan yang baik dengan mudah.
Jika EDM diperlukan untuk membuat elektrod grafit, adalah disyorkan untuk menggunakan bahan grafit halus dengan diameter zarah yang lebih kecil.
Prestasi pemesinan grafit adalah lemah, semakin kecil diameter zarah, semakin tinggi kecekapan pemotongan yang dapat diperoleh, dan masalah abnormal seperti kerap putus dawai dan pinggiran permukaan dapat dielakkan.
4. Parameter EDM elektrod grafit
Pemilihan parameter EDM bagi grafit dan kuprum agak berbeza.
Parameter EDM terutamanya merangkumi arus, lebar denyut, jurang denyut dan kekutuban.
Berikut adalah asas penggunaan rasional parameter utama ini.
Ketumpatan arus elektrod grafit secara amnya 10~12 A/cm2, jauh lebih besar daripada elektrod kuprum. Oleh itu, dalam julat arus yang dibenarkan di kawasan yang sepadan, semakin besar arus yang dipilih, semakin cepat kelajuan pemprosesan pelepasan grafit, semakin kecil kehilangan elektrod, tetapi kekasaran permukaan akan menjadi lebih tebal.
Semakin besar lebar denyut, semakin rendah kehilangan elektrod.
Walau bagaimanapun, lebar denyut yang lebih besar akan menjadikan kestabilan pemprosesan lebih teruk, kelajuan pemprosesan lebih perlahan dan permukaan lebih kasar.
Untuk memastikan kehilangan elektrod yang rendah semasa pemesinan kasar, lebar denyut yang agak besar biasanya digunakan, yang boleh mencapai pemesinan kehilangan elektrod grafit yang rendah dengan berkesan apabila nilainya antara 100 dan 300 US.
Untuk mendapatkan permukaan halus dan kesan pelepasan yang stabil, lebar denyut yang lebih kecil harus dipilih.
Secara amnya, lebar denyut elektrod grafit adalah kira-kira 40% kurang daripada elektrod kuprum
Jurang denyut terutamanya mempengaruhi kelajuan pemesinan nyahcas dan kestabilan pemesinan. Semakin besar nilainya, semakin baik kestabilan pemesinan, yang membantu untuk mendapatkan keseragaman permukaan yang lebih baik, tetapi kelajuan pemesinan akan berkurangan.
Di bawah syarat memastikan kestabilan pemprosesan, kecekapan pemprosesan yang lebih tinggi boleh diperolehi dengan memilih jurang denyut yang lebih kecil, tetapi apabila keadaan pelepasan tidak stabil, kecekapan pemprosesan yang lebih tinggi boleh diperolehi dengan memilih jurang denyut yang lebih besar.
Dalam pemesinan nyahcas elektrod grafit, jurang denyut dan lebar denyut biasanya ditetapkan pada 1:1, manakala dalam pemesinan elektrod kuprum, jurang denyut dan lebar denyut biasanya ditetapkan pada 1:3.
Di bawah pemprosesan grafit yang stabil, nisbah padanan antara jurang denyut dan lebar denyut boleh dilaraskan kepada 2:3.
Dalam kes pelepasan denyutan kecil, adalah bermanfaat untuk membentuk lapisan penutup pada permukaan elektrod, yang membantu mengurangkan kehilangan elektrod.
Pemilihan kekutuban elektrod grafit dalam EDM pada asasnya sama seperti elektrod kuprum.
Mengikut kesan kekutuban EDM, pemesinan kekutuban positif biasanya digunakan semasa pemesinan keluli mati, iaitu elektrod disambungkan ke kutub positif bekalan kuasa, dan bahan kerja disambungkan ke kutub negatif bekalan kuasa.
Menggunakan arus dan lebar denyut yang besar, memilih pemesinan kekutuban positif boleh mencapai kehilangan elektrod yang sangat rendah. Jika kekutuban salah, kehilangan elektrod akan menjadi sangat besar.
Hanya apabila permukaan perlu diproses halus kurang daripada VDI18 (Ra0.8 m) dan lebar denyutnya sangat kecil, pemprosesan kekutuban negatif digunakan untuk mendapatkan kualiti permukaan yang lebih baik, tetapi kehilangan elektrod adalah besar.
Kini peralatan mesin CNC edM dilengkapi dengan parameter pemesinan nyahcas grafit.
Penggunaan parameter elektrik adalah pintar dan boleh dijana secara automatik oleh sistem pakar alat mesin.
Secara amnya, mesin boleh mengkonfigurasi parameter pemprosesan yang dioptimumkan dengan memilih pasangan bahan, jenis aplikasi, nilai kekasaran permukaan dan memasukkan kawasan pemprosesan, kedalaman pemprosesan, penskalaan saiz elektrod, dsb. Semasa pengaturcaraan.
Tetapkan untuk elektrod grafit perpustakaan alat mesin edm yang kaya dengan parameter pemprosesan, jenis bahan boleh dipilih dalam grafit kasar, grafit, grafit sepadan dengan pelbagai bahan bahan kerja, untuk membahagikan jenis aplikasi untuk standard, alur dalam, titik tajam, kawasan besar, rongga besar, seperti halus, juga menyediakan kehilangan rendah, standard, kecekapan tinggi dan sebagainya pelbagai jenis pilihan keutamaan pemprosesan.
5. Kesimpulan
Bahan elektrod grafit baharu ini berbaloi untuk dipopularkan dengan giat dan kelebihannya akan diiktiraf dan diterima secara beransur-ansur oleh industri pembuatan acuan domestik.
Pemilihan bahan elektrod grafit yang betul dan peningkatan pautan teknologi yang berkaitan akan membawa kecekapan tinggi, kualiti tinggi dan manfaat kos rendah kepada perusahaan pembuatan acuan.
Masa siaran: 04 Dis-2020