1.Características EDM de los materiales de grafito.
1.1.Velocidad de mecanizado de descarga.
El grafito es un material no metálico con un punto de fusión muy alto de 3.650 °C, mientras que el cobre tiene un punto de fusión de 1.083 °C, por lo que el electrodo de grafito puede soportar mayores condiciones de ajuste de corriente.
Cuando el área de descarga y la escala del tamaño del electrodo son mayores, las ventajas del mecanizado en bruto de alta eficiencia del material de grafito son más obvias.
La conductividad térmica del grafito es un tercio de la del cobre, y el calor generado durante el proceso de descarga se puede aprovechar para eliminar materiales metálicos con mayor eficacia. Por lo tanto, la eficiencia de procesamiento del grafito es mayor que la del electrodo de cobre en procesos de dureza media y fina.
Según la experiencia de procesamiento, la velocidad de procesamiento de descarga del electrodo de grafito es 1,5 a 2 veces más rápida que la del electrodo de cobre en las condiciones de uso correctas.
1.2.Consumo de electrodos.
El electrodo de grafito tiene la característica de soportar las condiciones de alta corriente, además, bajo la condición de un ajuste de desbaste apropiado, incluidas las piezas de trabajo de acero al carbono producidas durante el mecanizado de eliminación del contenido y el fluido de trabajo a alta temperatura de descomposición de partículas de carbono, el efecto de polaridad, bajo la acción de eliminación parcial del contenido, las partículas de carbono se adherirán a la superficie del electrodo para formar una capa protectora, asegurando el electrodo de grafito en una pequeña pérdida en el mecanizado de desbaste, o incluso "cero desperdicio".
La principal pérdida de electrodo en la electroerosión se produce durante el mecanizado de desbaste. Si bien la tasa de pérdida es alta en las condiciones de fraguado del acabado, la pérdida total también es baja debido a la pequeña tolerancia de mecanizado reservada para las piezas.
En general, la pérdida del electrodo de grafito es menor que la del electrodo de cobre en el mecanizado de desbaste con alta corriente y ligeramente mayor que la del electrodo de cobre en el mecanizado de acabado. La pérdida del electrodo de grafito es similar.
1.3.La calidad de la superficie.
El diámetro de las partículas de grafito afecta directamente la rugosidad superficial de la electroerosión. Cuanto menor sea el diámetro, menor será la rugosidad superficial que se puede obtener.
Hace unos años, utilizando partículas de phi de 5 micrones de diámetro de material de grafito, la mejor superficie solo se puede lograr con VDI18 edm (Ra0,8 micrones), hoy en día, el diámetro de grano de los materiales de grafito se puede lograr dentro de los 3 micrones de phi, la mejor superficie puede lograr VDI12 edm estable (Ra0,4 mu m) o un nivel más sofisticado, pero el electrodo de grafito para reflejar edm.
El cobre presenta baja resistividad y una estructura compacta, lo que le permite procesarse de forma estable en condiciones difíciles. Su rugosidad superficial puede ser inferior a Ra0,1 m y puede procesarse mediante un espejo.
Por lo tanto, si el mecanizado por descarga busca una superficie extremadamente fina, es más adecuado utilizar material de cobre como electrodo, que es la principal ventaja del electrodo de cobre sobre el electrodo de grafito.
Pero el electrodo de cobre bajo la condición de ajuste de corriente grande, la superficie del electrodo es fácil de volverse áspera, incluso aparecer grietas, y los materiales de grafito no tendrían este problema, el requisito de rugosidad de la superficie para VDI26 (Ra2.0 micrones) sobre el procesamiento del molde, utilizando un electrodo de grafito se puede hacer desde grueso hasta fino procesamiento, se da cuenta del efecto de superficie uniforme, los defectos de la superficie.
Además, debido a la diferente estructura del grafito y el cobre, el punto de corrosión por descarga superficial del electrodo de grafito es más regular que el del electrodo de cobre. Por lo tanto, al procesar la misma rugosidad superficial de VDI20 o superior, la granularidad superficial de la pieza procesada por el electrodo de grafito es más nítida, y este efecto de superficie granular es mejor que el efecto de superficie de descarga del electrodo de cobre.
1.4.La precisión del mecanizado.
El coeficiente de expansión térmica del material de grafito es pequeño, el coeficiente de expansión térmica del material de cobre es 4 veces mayor que el del material de grafito, por lo que en el procesamiento de descarga, el electrodo de grafito es menos propenso a la deformación que el electrodo de cobre, que puede obtener una precisión de procesamiento más estable y confiable.
Especialmente cuando se procesa una nervadura profunda y estrecha, la temperatura alta local hace que el electrodo de cobre se doble fácilmente, pero el electrodo de grafito no.
Para el electrodo de cobre con una gran relación profundidad-diámetro, se debe compensar un cierto valor de expansión térmica para corregir el tamaño durante la configuración del mecanizado, mientras que no se requiere el electrodo de grafito.
1.5.Peso del electrodo.
El material de grafito es menos denso que el cobre y el peso del electrodo de grafito del mismo volumen es solo 1/5 del del electrodo de cobre.
Se puede observar que el uso de grafito es muy adecuado para electrodos de gran volumen, lo que reduce considerablemente la carga del husillo de la máquina herramienta EDM. El electrodo no causa inconvenientes en la sujeción debido a su gran peso y no produce deflexión durante el procesamiento. Por lo tanto, el uso de electrodos de grafito es fundamental en el procesamiento de moldes a gran escala.
1.6.Dificultad en la fabricación de electrodos.
El grafito tiene un buen rendimiento de mecanizado. Su resistencia al corte es solo un cuarto de la del cobre. En condiciones de procesamiento adecuadas, la eficiencia del fresado de electrodos de grafito es de 2 a 3 veces superior a la del electrodo de cobre.
El electrodo de grafito es fácil de limpiar en ángulo y se puede utilizar para procesar la pieza de trabajo que debe terminarse con múltiples electrodos en un solo electrodo.
La estructura de partículas única del material de grafito evita que se produzcan rebabas después del fresado y conformado del electrodo, lo que puede cumplir directamente con los requisitos de uso cuando las rebabas no se eliminan fácilmente en el modelado complejo, eliminando así el proceso de pulido manual del electrodo y evitando el cambio de forma y el error de tamaño causado por el pulido.
Se debe tener en cuenta que, debido a que el grafito es una acumulación de polvo, el fresado de grafito producirá mucho polvo, por lo que la fresadora debe tener un sello y un dispositivo de recolección de polvo.
Si es necesario utilizar EDM para procesar el electrodo de grafito, su rendimiento de procesamiento no es tan bueno como el del material de cobre, la velocidad de corte es aproximadamente un 40% más lenta que la del cobre.
1.7.Instalación y utilización de electrodos.
El grafito posee buenas propiedades de adhesión. Permite unir el grafito al dispositivo mediante fresado y descarga del electrodo, lo que permite ahorrar tiempo de mecanizado y ahorrar tiempo de trabajo.
El material de grafito es relativamente frágil, especialmente el electrodo pequeño, estrecho y largo, que es fácil de romper cuando se somete a una fuerza externa durante el uso, pero se puede saber inmediatamente que el electrodo ha sido dañado.
Si es un electrodo de cobre, solo se doblará y no se romperá, lo que es muy peligroso y difícil de encontrar en el proceso de uso, y fácilmente conducirá al descarte de la pieza de trabajo.
1.8.Precio.
El material de cobre es un recurso no renovable, la tendencia de precios será cada vez más cara, mientras que el precio del material de grafito tiende a estabilizarse.
El precio del material de cobre aumenta en los últimos años, los principales fabricantes de grafito mejoran el proceso en la producción de grafito hacen su ventaja competitiva, ahora, bajo el mismo volumen, la generalidad del precio del material del electrodo de grafito y el precio de los materiales del electrodo de cobre es bastante, pero el grafito puede lograr un procesamiento eficiente, que el uso del electrodo de cobre para ahorrar una gran cantidad de horas de trabajo, equivalente a reducir el costo de producción directamente.
En resumen, entre las 8 características edM del electrodo de grafito, sus ventajas son obvias: la eficiencia del electrodo de fresado y el procesamiento de descarga es significativamente mejor que la del electrodo de cobre; el electrodo grande tiene un peso pequeño, buena estabilidad dimensional, el electrodo delgado no es fácil de deformar y la textura de la superficie es mejor que la del electrodo de cobre.
La desventaja del material de grafito es que no es adecuado para el procesamiento de descarga de superficie fina bajo VDI12 (Ra0,4 m) y la eficiencia del uso de EDM para fabricar electrodos es baja.
Sin embargo, desde un punto de vista práctico, una de las razones importantes que afectan la promoción efectiva de los materiales de grafito en China es que se necesita una máquina de procesamiento de grafito especial para fresar electrodos, lo que plantea nuevos requisitos para los equipos de procesamiento de las empresas de moldes; algunas pequeñas empresas pueden no tener esta condición.
En general, las ventajas de los electrodos de grafito cubren la gran mayoría de las aplicaciones de electroerosión y merecen su popularización y aplicación, con considerables beneficios a largo plazo. La deficiencia en el procesamiento fino de superficies puede compensarse con el uso de electrodos de cobre.
2. Selección de materiales de electrodos de grafito para EDM
Para los materiales de grafito, existen principalmente los siguientes cuatro indicadores que determinan directamente el rendimiento de los materiales:
1) Diámetro medio de partícula del material
El diámetro promedio de partícula del material afecta directamente la condición de descarga del material.
Cuanto más pequeña sea la partícula promedio de material de grafito, más uniforme será la descarga, más estable será la condición de descarga, mejor será la calidad de la superficie y menor será la pérdida.
Cuanto mayor sea el tamaño promedio de partícula, mejor tasa de eliminación se puede obtener en el mecanizado de desbaste, pero el efecto de superficie del acabado es deficiente y la pérdida de electrodo es grande.
2) La resistencia a la flexión del material.
La resistencia a la flexión de un material es un reflejo directo de su resistencia, indicando la estanqueidad de su estructura interna.
Los materiales de alta resistencia ofrecen una resistencia a la descarga relativamente buena. Para electrodos de alta precisión, se recomienda seleccionar materiales con buena resistencia en la medida de lo posible.
3) Dureza Shore del material
El grafito es más duro que los materiales metálicos y la pérdida de la herramienta de corte es mayor que la del metal de corte.
Al mismo tiempo, la alta dureza del material de grafito en el control de pérdida de descarga es mejor.
4) La resistividad inherente del material.
La velocidad de descarga del material de grafito con alta resistividad inherente será más lenta que la de baja resistividad.
Cuanto mayor sea la resistividad inherente, menor será la pérdida del electrodo, pero cuanto mayor sea la resistividad inherente, se verá afectada la estabilidad de la descarga.
En la actualidad, hay muchos grados diferentes de grafito disponibles de los principales proveedores de grafito del mundo.
Generalmente, de acuerdo con el diámetro de partícula promedio de los materiales de grafito a clasificar, el diámetro de partícula ≤ 4 m se define como grafito fino, las partículas de 5 a 10 m se definen como grafito medio y las partículas de 10 m o más se definen como grafito grueso.
Cuanto menor sea el diámetro de la partícula, más caro será el material y se podrá seleccionar el material de grafito más adecuado según los requisitos y el coste de la electroerosión.
3. Fabricación de electrodo de grafito
El electrodo de grafito se fabrica principalmente mediante fresado.
Desde el punto de vista de la tecnología de procesamiento, el grafito y el cobre son dos materiales diferentes y deben dominarse sus diferentes características de corte.
Si el electrodo de grafito se procesa mediante el proceso de electrodo de cobre, inevitablemente se producirán problemas, como la fractura frecuente de la lámina, lo que requiere el uso de herramientas de corte y parámetros de corte adecuados.
El mecanizado de electrodos de grafito es más resistente al desgaste que el mecanizado de electrodos de cobre. Desde el punto de vista económico, la elección de la herramienta de carburo es la más económica. Elegir una herramienta con revestimiento de diamante (llamada cuchilla de grafito) es más caro, pero la herramienta con revestimiento de diamante tiene una larga vida útil y una alta precisión de procesamiento. El beneficio económico general es bueno.
El tamaño del ángulo frontal de la herramienta también afecta su vida útil, el ángulo frontal de 0° de la herramienta será hasta un 50% más alto que el ángulo frontal de 15° de la vida útil de la herramienta, la estabilidad de corte también es mejor, pero cuanto mayor sea el ángulo, mejor será la superficie de mecanizado, el uso de un ángulo de 15° de la herramienta puede lograr la mejor superficie de mecanizado.
La velocidad de corte en el mecanizado se puede ajustar de acuerdo con la forma del electrodo, generalmente 10 m/min, similar al mecanizado de aluminio o plástico, la herramienta de corte puede estar directamente dentro y fuera de la pieza de trabajo en el mecanizado en bruto, y el fenómeno de colapso y fragmentación del ángulo es fácil de ocurrir en el mecanizado de acabado, y a menudo se adopta el método de marcha rápida con cuchillo ligero.
El electrodo de grafito en el proceso de corte producirá mucho polvo, para evitar que las partículas de grafito inhalen el husillo y el tornillo de la máquina, existen dos soluciones principales en la actualidad, una es utilizar una máquina de procesamiento de grafito especial, la otra es el reacondicionamiento del centro de procesamiento ordinario, equipado con un dispositivo especial de recolección de polvo.
La fresadora de grafito especial de alta velocidad del mercado tiene una alta eficiencia de fresado y puede completar fácilmente la fabricación de electrodos complejos con alta precisión y buena calidad de superficie.
Si se necesita EDM para fabricar un electrodo de grafito, se recomienda utilizar un material de grafito fino con un diámetro de partícula más pequeño.
El rendimiento de mecanizado del grafito es deficiente, cuanto menor sea el diámetro de la partícula, mayor será la eficiencia de corte que se puede obtener y se pueden evitar problemas anormales como roturas frecuentes de alambre y franjas superficiales.
4. Parámetros EDM del electrodo de grafito
La selección de parámetros EDM de grafito y cobre es bastante diferente.
Los parámetros de EDM incluyen principalmente corriente, ancho de pulso, espacio entre pulsos y polaridad.
A continuación se describe la base para el uso racional de estos parámetros principales.
La densidad de corriente del electrodo de grafito es generalmente de 10 a 12 A/cm², mucho mayor que la del electrodo de cobre. Por lo tanto, dentro del rango de corriente permitido en la zona correspondiente, cuanto mayor sea la corriente seleccionada, mayor será la velocidad de procesamiento de la descarga de grafito, menor será la pérdida del electrodo, pero mayor será la rugosidad superficial.
Cuanto mayor sea el ancho del pulso, menor será la pérdida del electrodo.
Sin embargo, un ancho de pulso mayor empeorará la estabilidad del procesamiento y la velocidad de procesamiento será más lenta y la superficie más rugosa.
Para garantizar una baja pérdida de electrodo durante el mecanizado en bruto, generalmente se utiliza un ancho de pulso relativamente grande, que puede lograr de manera efectiva un mecanizado de baja pérdida del electrodo de grafito cuando el valor está entre 100 y 300 US.
Para obtener una superficie fina y un efecto de descarga estable, se debe elegir un ancho de pulso más pequeño.
En general, el ancho de pulso del electrodo de grafito es aproximadamente un 40% menor que el del electrodo de cobre.
La separación de pulsos afecta principalmente la velocidad y la estabilidad del mecanizado por descarga. Cuanto mayor sea el valor, mejor será la estabilidad del mecanizado, lo que contribuye a obtener una mejor uniformidad superficial, pero la velocidad de mecanizado se reducirá.
Bajo la condición de garantizar la estabilidad del procesamiento, se puede obtener una mayor eficiencia de procesamiento eligiendo un espacio de pulso más pequeño, pero cuando el estado de descarga es inestable, se puede obtener una mayor eficiencia de procesamiento eligiendo un espacio de pulso más grande.
En el mecanizado por descarga de electrodos de grafito, el espacio entre pulsos y el ancho de pulso generalmente se establecen en 1:1, mientras que en el mecanizado de electrodos de cobre, el espacio entre pulsos y el ancho de pulso generalmente se establecen en 1:3.
Bajo un procesamiento de grafito estable, la relación de coincidencia entre el espacio entre pulsos y el ancho de pulso se puede ajustar a 2:3.
En el caso de una pequeña separación de pulsos, es beneficioso formar una capa de cobertura en la superficie del electrodo, lo que ayuda a reducir la pérdida del electrodo.
La selección de polaridad del electrodo de grafito en EDM es básicamente la misma que la del electrodo de cobre.
De acuerdo con el efecto de polaridad de la electroerosión, generalmente se utiliza el mecanizado de polaridad positiva al mecanizar acero para matrices, es decir, el electrodo está conectado al polo positivo de la fuente de alimentación y la pieza de trabajo está conectada al polo negativo de la fuente de alimentación.
Utilizando corrientes y anchos de pulso altos, y seleccionando el mecanizado con polaridad positiva, se puede lograr una pérdida de electrodo extremadamente baja. Si la polaridad es incorrecta, la pérdida de electrodo será muy grande.
Solo cuando se requiere que la superficie tenga un procesamiento fino menor a VDI18 (Ra0,8 m) y el ancho de pulso es muy pequeño, se utiliza el procesamiento de polaridad negativa para obtener una mejor calidad de superficie, pero la pérdida del electrodo es grande.
Actualmente las máquinas herramienta CNC EDM están equipadas con parámetros de mecanizado por descarga de grafito.
El uso de parámetros eléctricos es inteligente y puede ser generado automáticamente por el sistema experto de la máquina herramienta.
Generalmente, la máquina puede configurar los parámetros de procesamiento optimizados seleccionando el par de materiales, el tipo de aplicación, el valor de rugosidad de la superficie e ingresando el área de procesamiento, la profundidad de procesamiento, la escala del tamaño del electrodo, etc. durante la programación.
Conjunto para el electrodo de grafito de la biblioteca de herramientas de máquina EDM con ricos parámetros de procesamiento, el tipo de material puede elegirse en grafito grueso, grafito, grafito corresponde a una variedad de material de la pieza de trabajo, para subdividir el tipo de aplicación para el estándar, ranura profunda, punta afilada, área grande, cavidad grande, como fino, también proporciona baja pérdida, estándar, alta eficiencia, etc., los muchos tipos de elección de prioridad de procesamiento.
5. Conclusión
Vale la pena popularizar vigorosamente el nuevo material de electrodo de grafito y sus ventajas serán reconocidas y aceptadas gradualmente por la industria de fabricación de moldes nacional.
La correcta selección de materiales de electrodos de grafito y la mejora de los vínculos tecnológicos relacionados brindarán alta eficiencia, alta calidad y beneficios de bajo costo a las empresas de fabricación de moldes.
Hora de publicación: 04-dic-2020