Przetwarzanie grafitu może być trudnym zadaniem, dlatego postawienie pewnych kwestii na pierwszym miejscu ma kluczowe znaczenie dla produktywności i rentowności.
Fakty dowodzą, że grafit jest trudny w obróbce, szczególnie w przypadku elektrod EDM, które wymagają doskonałej precyzji i spójności strukturalnej.Oto pięć kluczowych punktów, o których należy pamiętać podczas używania grafitu:
Gatunki grafitu są wizualnie trudne do rozróżnienia, ale każdy z nich ma unikalne właściwości fizyczne i wydajność.Gatunki grafitu dzieli się na sześć kategorii w zależności od średniej wielkości cząstek, ale tylko trzy mniejsze kategorie (wielkość cząstek 10 mikronów lub mniej) są często stosowane w nowoczesnych EDM.Pozycja w klasyfikacji jest wskaźnikiem potencjalnych zastosowań i wydajności.
Według artykułu Douga Gardy (Toyo Tanso, który wówczas pisał dla naszej siostrzanej publikacji „MoldMaking Technology”, ale obecnie jest to SGL Carbon), do obróbki zgrubnej używa się gatunków o zakresie wielkości cząstek od 8 do 10 mikronów.W mniej precyzyjnych zastosowaniach wykończeniowych i szczegółowych stosuje się cząstki o wielkości od 5 do 8 mikronów.Elektrody wykonane z tych gatunków są często używane do wytwarzania form do kucia i form do odlewania ciśnieniowego lub do mniej skomplikowanych zastosowań w zakresie proszków i metali spiekanych.
Drobne szczegóły i mniejsze, bardziej złożone funkcje są bardziej odpowiednie dla cząstek o wielkości od 3 do 5 mikronów.Zastosowania elektrod w tym zakresie obejmują cięcie drutu i przemysł lotniczy.
Do specjalnych zastosowań związanych z metalami i węglikami w przemyśle lotniczym często wymagane są ultracienkie, precyzyjne elektrody wykorzystujące gatunki grafitu o wielkości cząstek od 1 do 3 mikronów.
Pisząc artykuł dla MMT, Jerry Mercer z Poco Materials określił wielkość cząstek, wytrzymałość na zginanie i twardość Shore'a jako trzy kluczowe czynniki determinujące wydajność podczas obróbki elektrod.Jednakże mikrostruktura grafitu jest zwykle czynnikiem ograniczającym wydajność elektrody podczas końcowej operacji EDM.
W innym artykule MMT Mercer stwierdził, że wytrzymałość na zginanie powinna być wyższa niż 13 000 psi, aby zapewnić możliwość przetworzenia grafitu w głębokie i cienkie żebra bez pękania.Proces produkcji elektrod grafitowych jest długi i może wymagać szczegółowych, trudnych w obróbce elementów, dlatego zapewnienie takiej trwałości pomaga obniżyć koszty.
Twardość Shore'a mierzy urabialność gatunków grafitu.Mercer ostrzega, że zbyt miękkie gatunki grafitu mogą zatykać rowki narzędzi, spowalniać proces obróbki lub wypełniać otwory pyłem, wywierając w ten sposób nacisk na ścianki otworu.W takich przypadkach zmniejszenie posuwu i prędkości może zapobiec błędom, ale wydłuży czas przetwarzania.Podczas obróbki twardy, drobnoziarnisty grafit może również powodować pękanie materiału na krawędzi otworu.Materiały te mogą również silnie ścierać narzędzie, prowadząc do jego zużycia, co wpływa na integralność średnicy otworu i zwiększa koszty pracy.Ogólnie rzecz biorąc, aby uniknąć ugięcia przy wysokich wartościach twardości, konieczne jest zmniejszenie posuwu i prędkości obróbki każdego ostrza przy twardości Shore'a wyższej niż 80 o 1%.
Ze względu na sposób, w jaki EDM tworzy lustrzane odbicie elektrody w obrabianej części, Mercer stwierdził również, że w przypadku elektrod grafitowych niezbędna jest ciasno upakowana, jednolita mikrostruktura.Nierówne granice cząstek zwiększają porowatość, zwiększając w ten sposób erozję cząstek i przyspieszając uszkodzenie elektrody.Podczas początkowego procesu obróbki elektrody nierówna mikrostruktura może również prowadzić do nierównego wykończenia powierzchni – problem ten jest jeszcze poważniejszy w przypadku centrów obróbkowych o dużej prędkości.Twarde plamy w graficie mogą również powodować ugięcie narzędzia, powodując, że końcowa elektroda będzie niezgodna ze specyfikacją.To odchylenie może być na tyle niewielkie, że ukośny otwór będzie wyglądał prosto w punkcie wejścia.
Istnieją specjalistyczne maszyny do obróbki grafitu.Chociaż maszyny te znacznie przyspieszą produkcję, nie są jedynymi maszynami, z których mogą korzystać producenci.Oprócz kontroli zapylenia (opisanej w dalszej części artykułu), poprzednie artykuły MMS donosiły również o zaletach maszyn z szybkimi wrzecionami i sterowaniem z dużymi prędkościami przetwarzania w produkcji grafitu.W idealnym przypadku szybkie sterowanie powinno mieć także funkcje przyszłościowe, a użytkownicy powinni korzystać z oprogramowania do optymalizacji ścieżki narzędzia.
Podczas impregnacji elektrod grafitowych, czyli wypełniania porów mikrostruktury grafitu cząsteczkami o wielkości mikrona, Garda zaleca stosowanie miedzi, ponieważ może ona stabilnie przetwarzać specjalne stopy miedzi i niklu, takie jak te stosowane w przemyśle lotniczym.Gatunki grafitu impregnowanego miedzią dają lepsze wykończenie niż gatunki nieimpregnowane w tej samej klasyfikacji.Mogą również osiągnąć stabilne przetwarzanie podczas pracy w niesprzyjających warunkach, takich jak słabe płukanie lub niedoświadczeni operatorzy.
Zgodnie z trzecim artykułem Mercera, chociaż grafit syntetyczny – taki, jakiego używa się do produkcji elektrod EDM – jest biologicznie obojętny, a zatem początkowo mniej szkodliwy dla ludzi niż niektóre inne materiały, niewłaściwa wentylacja może w dalszym ciągu powodować problemy.Grafit syntetyczny jest przewodzący, co może powodować pewne problemy w urządzeniu, które może spowodować zwarcie w przypadku kontaktu z obcymi materiałami przewodzącymi.Ponadto grafit impregnowany materiałami takimi jak miedź i wolfram wymaga dodatkowej pielęgnacji.
Mercer wyjaśnił, że ludzkie oko nie widzi pyłu grafitu w bardzo małych stężeniach, ale mimo to może powodować podrażnienie, łzawienie i zaczerwienienie.Kontakt z kurzem może działać ściernie i lekko drażniąco, ale jest mało prawdopodobne, że zostanie wchłonięty.Wytyczne dotyczące średniego ważonego czasu (TWA) narażenia na pył grafitowy w ciągu 8 godzin wynoszą 10 mg/m3 i jest to stężenie widoczne, które nigdy nie pojawi się w używanym systemie odpylania.
Nadmierne narażenie na pył grafitowy przez długi czas może spowodować, że wdychane cząsteczki grafitu pozostaną w płucach i oskrzelach.Może to prowadzić do ciężkiej przewlekłej pylicy płuc zwanej chorobą grafitową.Grafityzacja jest zwykle związana z grafitem naturalnym, ale w rzadkich przypadkach jest związana z grafitem syntetycznym.
Pył gromadzący się w miejscu pracy jest wysoce łatwopalny i (w czwartym artykule) Mercer twierdzi, że w pewnych warunkach może eksplodować.Kiedy zapłon napotka wystarczające stężenie drobnych cząstek zawieszonych w powietrzu, nastąpi pożar pyłu i deflagracja.Jeśli pył jest rozproszony w dużej ilości lub znajduje się w zamkniętym pomieszczeniu, istnieje większe prawdopodobieństwo eksplozji.Kontrolowanie wszelkiego rodzaju niebezpiecznych pierwiastków (paliwa, tlenu, zapłonu, dyfuzji lub ograniczenia) może znacznie zmniejszyć możliwość wybuchu pyłu.W większości przypadków branża koncentruje się na paliwie, usuwając pył ze źródła poprzez wentylację, jednak sklepy powinny wziąć pod uwagę wszystkie czynniki, aby osiągnąć maksymalne bezpieczeństwo.Sprzęt do kontroli zapylenia powinien również posiadać otwory lub systemy przeciwwybuchowe lub być instalowany w środowisku z niedoborem tlenu.
Firma Mercer zidentyfikowała dwie główne metody kontroli pyłu grafitowego: systemy powietrza o dużej prędkości z odpylaczami – które w zależności od zastosowania mogą być stacjonarne lub przenośne – oraz systemy mokre, które nasycają płynem obszar wokół frezu.
Sklepy, które przetwarzają niewielką ilość grafitu, mogą skorzystać z przenośnego urządzenia z wysokowydajnym filtrem cząstek stałych (HEPA), który można przenosić między maszynami.Jednakże warsztaty przetwarzające duże ilości grafitu powinny zazwyczaj używać stałego systemu.Minimalna prędkość powietrza umożliwiająca wychwytywanie pyłu wynosi 500 stóp na minutę, a prędkość w kanale wzrasta do co najmniej 2000 stóp na sekundę.
W przypadku mokrych systemów istnieje ryzyko „wchłonięcia” cieczy (wchłonięcia) przez materiał elektrody w celu wypłukania kurzu.Nieusunięcie płynu przed umieszczeniem elektrody w obrabiarce EDM może skutkować zanieczyszczeniem oleju dielektrycznego.Operatorzy powinni stosować roztwory na bazie wody, ponieważ roztwory te są mniej podatne na absorpcję oleju niż roztwory na bazie oleju.Suszenie elektrody przed użyciem EDM zwykle polega na umieszczeniu materiału w piecu konwekcyjnym na około godzinę w temperaturze nieco wyższej od punktu parowania roztworu.Temperatura nie powinna przekraczać 400 stopni, ponieważ spowoduje to utlenienie i korozję materiału.Operatorzy nie powinni również używać sprężonego powietrza do suszenia elektrody, ponieważ ciśnienie powietrza spowoduje jedynie wciśnięcie płynu głębiej w strukturę elektrody.
Princeton Tool ma nadzieję poszerzyć swoje portfolio produktów, zwiększyć swój wpływ na zachodnim wybrzeżu i stać się silniejszym dostawcą.Aby osiągnąć te trzy cele jednocześnie, najlepszym wyborem stało się przejęcie kolejnego warsztatu obróbczego.
Urządzenie drutowe EDM obraca poziomo prowadzony drut elektrodowy w sterowanej CNC osi E, zapewniając warsztatowi prześwit przedmiotu obrabianego i elastyczność w produkcji złożonych i precyzyjnych narzędzi PCD.
Czas publikacji: 26 września 2021 r