Grafitbearbetning kan vara en knepig verksamhet, så att sätta vissa frågor först är avgörande för produktivitet och lönsamhet.
Fakta har visat att grafit är svårt att bearbeta, speciellt för EDM-elektroder som kräver utmärkt precision och strukturell konsistens.Här är fem viktiga punkter att komma ihåg när du använder grafit:
Grafitkvaliteter är visuellt svåra att urskilja, men alla har unika fysiska egenskaper och prestanda.Grafitkvaliteter är indelade i sex kategorier enligt den genomsnittliga partikelstorleken, men endast tre mindre kategorier (partikelstorlek på 10 mikron eller mindre) används ofta i modern EDM.Rangordningen i klassificeringen är en indikator på potentiella tillämpningar och prestanda.
Enligt en artikel av Doug Garda (Toyo Tanso, som skrev för vår systertidning "MoldMaking Technology" på den tiden, men nu är det SGL Carbon), används kvaliteter med ett partikelstorleksintervall på 8 till 10 mikron för grovbearbetning.Mindre exakta efterbehandlings- och detaljapplikationer använder kvaliteter på 5 till 8 mikron partikelstorlek.Elektroder gjorda av dessa kvaliteter används ofta för att göra smidesformar och pressgjutformar, eller för mindre komplexa applikationer för pulver och sintrad metall.
Fin detaljdesign och mindre, mer komplexa funktioner är mer lämpliga för partikelstorlekar från 3 till 5 mikron.Elektrodapplikationer i detta sortiment inkluderar trådklippning och flyg.
Ultrafina precisionselektroder som använder grafitkvaliteter med en partikelstorlek på 1 till 3 mikron krävs ofta för speciella metall- och karbidapplikationer inom flygindustrin.
När han skrev en artikel för MMT, identifierade Jerry Mercer från Poco Materials partikelstorlek, böjhållfasthet och Shore-hårdhet som de tre nyckelfaktorerna för prestanda under elektrodbearbetning.Emellertid är mikrostrukturen hos grafit vanligtvis den begränsande faktorn för elektrodens prestanda under den slutliga EDM-operationen.
I en annan MMT-artikel sa Mercer att böjhållfastheten bör vara högre än 13 000 psi för att säkerställa att grafit kan bearbetas till djupa och tunna ribbor utan att gå sönder.Tillverkningsprocessen för grafitelektroder är lång och kan kräva detaljerade, svårbearbetade funktioner, så att säkerställa hållbarhet som denna hjälper till att minska kostnaderna.
Shore-hårdhet mäter bearbetbarheten av grafitkvaliteter.Mercer varnar för att grafitkvaliteter som är för mjuka kan täppa till verktygsslitsarna, sakta ner bearbetningsprocessen eller fylla hålen med damm och därigenom sätta tryck på hålväggarna.I dessa fall kan en minskning av matningen och hastigheten förhindra fel, men det kommer att öka handläggningstiden.Under bearbetningen kan den hårda, småkorniga grafiten också göra att materialet vid hålkanten går sönder.Dessa material kan också vara mycket nötande för verktyget, vilket leder till slitage, vilket påverkar integriteten hos håldiametern och ökar arbetskostnaderna.För att undvika avböjning vid höga hårdhetsvärden är det i allmänhet nödvändigt att minska bearbetningsmatningen och hastigheten för varje punkt med en Shore-hårdhet högre än 80 med 1 %.
På grund av det sätt som EDM skapar en spegelbild av elektroden i den bearbetade delen, sa Mercer också att en tätt packad, enhetlig mikrostruktur är avgörande för grafitelektroder.Ojämna partikelgränser ökar porositeten, vilket ökar partikelerosion och accelererar elektrodfel.Under den inledande elektrodbearbetningsprocessen kan den ojämna mikrostrukturen också leda till ojämn ytfinish - detta problem är ännu allvarligare på höghastighetsbearbetningscentra.Hårda fläckar i grafiten kan också få verktyget att avböjas, vilket gör att den slutliga elektroden inte är specifik.Denna avböjning kan vara så liten att det sneda hålet visas rakt vid ingångspunkten.
Det finns specialiserade grafitbearbetningsmaskiner.Även om dessa maskiner kommer att påskynda produktionen avsevärt, är de inte de enda maskinerna som tillverkarna kan använda.Förutom dammkontroll (beskrivs längre fram i artikeln), rapporterade tidigare MMS-artiklar också fördelarna med maskiner med snabba spindlar och styrning med höga bearbetningshastigheter för grafittillverkning.Helst bör snabb kontroll också ha framåtblickande funktioner, och användare bör använda programvara för optimering av verktygsvägar.
Vid impregnering av grafitelektroder – det vill säga fyller grafitmikrostrukturens porer med mikronstora partiklar – rekommenderar Garda användning av koppar eftersom det stabilt kan bearbeta speciella koppar- och nickellegeringar, såsom de som används i flygtillämpningar.Kopparimpregnerade grafitkvaliteter ger finare ytbehandlingar än icke-impregnerade kvaliteter av samma klassificering.De kan också uppnå stabil bearbetning när de arbetar under ogynnsamma förhållanden som dålig spolning eller oerfarna operatörer.
Enligt Mercers tredje artikel, även om syntetisk grafit - den typ som används för att göra EDM-elektroder - är biologiskt inert och därför initialt mindre skadlig för människor än vissa andra material, kan felaktig ventilation fortfarande orsaka problem.Syntetisk grafit är ledande, vilket kan orsaka vissa problem för enheten, som kan kortsluta när den kommer i kontakt med främmande ledande material.Dessutom kräver grafit impregnerad med material som koppar och volfram extra omsorg.
Mercer förklarade att det mänskliga ögat inte kan se grafitdamm i mycket små koncentrationer, men det kan fortfarande orsaka irritation, tårar och rodnad.Kontakt med damm kan vara nötande och lätt irriterande, men det är osannolikt att det absorberas.Den tidsvägda genomsnittliga exponeringsriktlinjen (TWA) för grafitdamm på 8 timmar är 10 mg/m3, vilket är en synlig koncentration och kommer aldrig att visas i det dammuppsamlingssystem som används.
Överdriven exponering för grafitdamm under lång tid kan göra att de inhalerade grafitpartiklarna stannar i lungorna och bronkerna.Detta kan leda till allvarlig kronisk pneumokonios som kallas grafitsjukdom.Grafitisering är vanligtvis relaterad till naturlig grafit, men i sällsynta fall är den relaterad till syntetisk grafit.
Damm som samlas på arbetsplatsen är mycket brandfarligt, och (i den fjärde artikeln) säger Mercer att det kan explodera under vissa förhållanden.När antändningen möter en tillräcklig koncentration av fina partiklar suspenderade i luften kommer en dammbrand och deflagrering att uppstå.Om dammet sprids i en stor mängd eller är i ett stängt område är det mer sannolikt att det exploderar.Att kontrollera alla typer av farliga element (bränsle, syre, antändning, diffusion eller begränsning) kan avsevärt minska risken för dammexplosion.I de flesta fall fokuserar branschen på bränsle genom att ta bort damm från källan genom ventilation, men butiker bör beakta alla faktorer för att uppnå maximal säkerhet.Dammkontrollutrustning bör också ha explosionssäkra hål eller explosionssäkra system, eller installeras i en syrefattig miljö.
Mercer har identifierat två huvudmetoder för att kontrollera grafitdamm: höghastighetsluftsystem med dammuppsamlare – som kan fixeras eller bärbara beroende på applikation – och våta system som mättar området runt fräsen med vätska.
Butiker som gör en liten mängd grafitbearbetning kan använda en bärbar enhet med ett högeffektivt partikelluftfilter (HEPA) som kan flyttas mellan maskiner.Däremot bör verkstäder som bearbetar stora mängder grafit vanligtvis använda ett fast system.Den lägsta lufthastigheten för att fånga upp damm är 500 fot per minut, och hastigheten i kanalen ökar till minst 2000 fot per sekund.
Våta system riskerar att vätska "transporteras" (absorberas) in i elektrodmaterialet för att spola bort damm.Om vätskan inte avlägsnas innan elektroden placeras i EDM kan det leda till förorening av den dielektriska oljan.Operatörer bör använda vattenbaserade lösningar eftersom dessa lösningar är mindre benägna att absorbera olja än oljebaserade lösningar.Torkning av elektroden före användning av EDM innebär vanligtvis att materialet placeras i en varmluftsugn i cirka en timme vid en temperatur något över lösningens avdunstningspunkt.Temperaturen bör inte överstiga 400 grader, eftersom detta kommer att oxidera och korrodera materialet.Operatörer bör inte heller använda tryckluft för att torka elektroden, eftersom lufttrycket bara kommer att tvinga vätskan djupare in i elektrodstrukturen.
Princeton Tool hoppas kunna utöka sin produktportfölj, öka sitt inflytande på västkusten och bli en starkare totalleverantör.För att uppnå dessa tre mål samtidigt blev förvärvet av ytterligare en bearbetningsverkstad det bästa valet.
Tråd-EDM-enheten roterar den horisontellt styrda elektrodtråden i den CNC-styrda E-axeln, vilket ger verkstaden spelrum och flexibilitet för att producera komplexa och högprecisions-PCD-verktyg.
Posttid: 2021-09-26