تطبيق قطب الجرافيت في تصنيع القوالب بالتفريغ الكهربائي

1.EDM خصائص مواد الجرافيت.

1.1. سرعة المعالجة بالتفريغ.

الجرافيت عبارة عن مادة غير معدنية ذات نقطة انصهار عالية جدًا تبلغ 3650 درجة مئوية، في حين أن النحاس لديه نقطة انصهار تبلغ 1083 درجة مئوية، وبالتالي فإن قطب الجرافيت يمكنه تحمل ظروف الإعداد الحالية الأكبر.
عندما تكون منطقة التفريغ ومقياس حجم القطب أكبر، فإن مزايا المعالجة الخام عالية الكفاءة لمواد الجرافيت تكون أكثر وضوحًا.
الموصلية الحرارية للجرافيت هي 1/3 من النحاس، ويمكن استخدام الحرارة المتولدة أثناء عملية التفريغ لإزالة المواد المعدنية بشكل أكثر فعالية. لذلك، فإن كفاءة معالجة الجرافيت أعلى من كفاءة معالجة النحاس في المعالجة المتوسطة والدقيقة.
وفقًا لتجربة المعالجة، فإن سرعة معالجة تفريغ قطب الجرافيت أسرع بمقدار 1.5 إلى 2 مرة من سرعة معالجة قطب النحاس في ظل ظروف الاستخدام الصحيحة.

1.2 استهلاك القطب.

يتمتع قطب الجرافيت بالطابع الذي يمكنه تحمل الظروف الحالية العالية، بالإضافة إلى ذلك، في ظل ظروف الإعداد الخشن المناسب، بما في ذلك قطع عمل الفولاذ الكربوني المنتجة أثناء إزالة الآلات في المحتوى وسائل العمل عند تحلل جزيئات الكربون في درجة حرارة عالية، وتأثير القطبية، تحت من خلال إجراء الإزالة الجزئية للمحتوى، ستلتصق جزيئات الكربون بسطح القطب الكهربائي لتشكل طبقة واقية، مما يضمن أن قطب الجرافيت في خسارة صغيرة في الآلات الخام، أو حتى "صفر نفايات".
فقدان القطب الرئيسي في EDM يأتي من الآلات الخام. على الرغم من أن معدل الخسارة مرتفع في ظروف الإعداد للتشطيب، إلا أن الخسارة الإجمالية تكون منخفضة أيضًا نظرًا لصغر حجم المعالجة المخصص للأجزاء.
بشكل عام، يكون فقدان قطب الجرافيت أقل من فقدان قطب النحاس في المعالجة الخام للتيار الكبير وأكثر قليلاً من فقدان قطب النحاس في المعالجة النهائية. فقدان القطب من قطب الجرافيت مشابه.

1.3 جودة السطح.

يؤثر قطر جسيم مادة الجرافيت بشكل مباشر على خشونة سطح EDM. كلما كان القطر أصغر، كلما أمكن الحصول على خشونة السطح أقل.
منذ بضع سنوات مضت، باستخدام جسيمات فاي بقطر 5 ميكرون من مادة الجرافيت، كان أفضل سطح يمكن أن يحقق فقط VDI18 edm (Ra0.8 ميكرون)، في الوقت الحاضر تمكن قطر حبيبات مواد الجرافيت من تحقيق قطر حبيبي في حدود 3 ميكرون من فاي، وهو أفضل سطح يمكن تحقيق مستوى مستقر VDI12 edm (Ra0.4 mu m) أو مستوى أكثر تطوراً، ولكن قطب الجرافيت يعكس edm.
تتميز مادة النحاس بمقاومة منخفضة وبنية مدمجة، ويمكن معالجتها بثبات في ظل الظروف الصعبة. يمكن أن تكون خشونة السطح أقل من Ra0.1 m، ويمكن معالجتها بواسطة المرآة.

وبالتالي، إذا كانت عملية التفريغ تسعى إلى سطح ناعم للغاية، فمن المناسب أكثر استخدام مادة النحاس كقطب كهربائي، وهي الميزة الرئيسية للقطب النحاسي على قطب الجرافيت.
لكن القطب النحاسي في حالة الإعداد الحالي الكبير، من السهل أن يصبح سطح القطب خشنًا، ويظهر حتى متشققًا، ولن تواجه مواد الجرافيت هذه المشكلة، متطلبات خشونة السطح لـ VDI26 (Ra2.0 ميكرون) حول معالجة القالب، باستخدام يمكن إجراء قطب الجرافيت من المعالجة الخشنة إلى المعالجة الدقيقة، ويحقق تأثير السطح الموحد، وعيوب السطح.
بالإضافة إلى ذلك، نظرًا للبنية المختلفة للجرافيت والنحاس، فإن نقطة تآكل التفريغ السطحي لقطب الجرافيت أكثر انتظامًا من نقطة تآكل قطب النحاس. لذلك، عندما تتم معالجة نفس خشونة السطح VDI20 أو أعلى، تكون حبيبات سطح قطعة العمل المعالجة بواسطة قطب الجرافيت أكثر وضوحًا، وتأثير سطح الحبوب هذا أفضل من تأثير سطح التفريغ للقطب النحاسي.

1.4 دقة المعالجة.

معامل التمدد الحراري لمواد الجرافيت صغير، ومعامل التمدد الحراري لمواد النحاس هو 4 أضعاف معامل التمدد الحراري لمواد الجرافيت، لذلك في معالجة التفريغ، يكون قطب الجرافيت أقل عرضة للتشوه من قطب النحاس، والذي يمكنه الحصول على أكثر استقرارًا و دقة معالجة موثوقة.
خاصة عندما تتم معالجة الضلع العميق والضيق، فإن درجة الحرارة المحلية المرتفعة تجعل قطب النحاس ينحني بسهولة، لكن قطب الجرافيت لا ينحني.
بالنسبة للإلكترود النحاسي ذو نسبة العمق إلى القطر الكبيرة، يجب تعويض قيمة تمدد حراري معينة لتصحيح الحجم أثناء إعداد المعالجة، في حين لا يلزم وجود إلكترود الجرافيت.

1.5 وزن القطب.

مادة الجرافيت أقل كثافة من النحاس، ووزن قطب الجرافيت من نفس الحجم هو فقط 1/5 من وزن قطب النحاس.
يمكن ملاحظة أن استخدام الجرافيت مناسب جدًا للقطب الكهربائي ذو الحجم الكبير، مما يقلل بشكل كبير من حمل المغزل لأداة آلة EDM. لن يسبب القطب أي إزعاج في التثبيت بسبب وزنه الكبير، وسينتج إزاحة انحراف في المعالجة، وما إلى ذلك. ويمكن ملاحظة أنه من الأهمية الكبيرة استخدام قطب الجرافيت في معالجة القالب على نطاق واسع.

1.6 صعوبة تصنيع القطب الكهربائي.

أداء التصنيع لمواد الجرافيت جيد. مقاومة القطع هي 1/4 فقط من مقاومة النحاس. في ظل ظروف المعالجة الصحيحة، تكون كفاءة طحن قطب الجرافيت 2 ~ 3 أضعاف كفاءة قطب النحاس.
من السهل إزالة زاوية إلكترود الجرافيت، ويمكن استخدامه لمعالجة قطعة العمل التي يجب الانتهاء منها بواسطة أقطاب كهربائية متعددة في قطب كهربائي واحد.
يمنع الهيكل الجسيمي الفريد لمادة الجرافيت حدوث نتوءات بعد طحن وتشكيل القطب الكهربائي، وهو ما يمكن أن يلبي متطلبات الاستخدام بشكل مباشر عندما لا تتم إزالة النتوءات بسهولة في النمذجة المعقدة، وبالتالي القضاء على عملية التلميع اليدوي للقطب الكهربائي وتجنب الشكل خطأ في التغيير والحجم الناجم عن التلميع.

تجدر الإشارة إلى أنه نظرًا لأن الجرافيت عبارة عن تراكم غبار، فإن طحن الجرافيت سينتج الكثير من الغبار، لذلك يجب أن تحتوي آلة الطحن على جهاز ختم وجمع الغبار.
إذا كان من الضروري استخدام edM لمعالجة قطب الجرافيت، فإن أداء المعالجة الخاص به ليس جيدًا مثل مادة النحاس، وسرعة القطع أبطأ بحوالي 40٪ من النحاس.

1.7 تركيب واستخدام القطب الكهربائي.

تتمتع مادة الجرافيت بخاصية ترابط جيدة. يمكن استخدامه لربط الجرافيت مع التركيب عن طريق طحن القطب الكهربائي والتفريغ، مما يمكن أن يوفر إجراء ثقب المسمار بالقطع على مادة القطب الكهربائي ويوفر وقت العمل.
مادة الجرافيت هشة نسبيًا، خاصة القطب الصغير والضيق والطويل، الذي يسهل كسره عند تعرضه لقوة خارجية أثناء الاستخدام، ولكن يمكن معرفة تلف القطب على الفور.
إذا كان قطبًا نحاسيًا، فسوف ينحني فقط ولن ينكسر، وهو أمر خطير جدًا ويصعب العثور عليه أثناء الاستخدام، وسيؤدي بسهولة إلى خردة قطعة العمل.

1.8.السعر.

تعد مادة النحاس موردًا غير متجدد، وسيصبح اتجاه السعر أكثر تكلفة، بينما يميل سعر مادة الجرافيت إلى الاستقرار.
ارتفع سعر المواد النحاسية في السنوات الأخيرة، حيث تعمل الشركات المصنعة الكبرى للجرافيت على تحسين العملية في إنتاج الجرافيت مما يجعل ميزتها التنافسية، الآن، في ظل نفس الحجم، فإن عمومية سعر مادة قطب الجرافيت وسعر مواد قطب النحاس الكهربائي جيدة جدًا، ولكن يمكن للجرافيت تحقيق معالجة فعالة، من استخدام القطب النحاسي لتوفير عدد كبير من ساعات العمل، أي ما يعادل تقليل تكلفة الإنتاج مباشرة.

لتلخيص ذلك، من بين خصائص 8 edM لقطب الجرافيت، فإن مزاياه واضحة: كفاءة قطب الطحن ومعالجة التفريغ أفضل بكثير من كفاءة قطب النحاس؛ يتميز القطب الكبير بوزن صغير، واستقرار جيد للأبعاد، والقطب الرقيق ليس من السهل تشويهه، وملمس السطح أفضل من القطب النحاسي.
عيب مادة الجرافيت هو أنها غير مناسبة لمعالجة تفريغ الأسطح الدقيقة تحت VDI12 (Ra0.4 m)، كما أن كفاءة استخدام edM لصنع القطب الكهربائي منخفضة.
ومع ذلك، من الناحية العملية، أحد الأسباب المهمة التي تؤثر على الترويج الفعال لمواد الجرافيت في الصين هو أن هناك حاجة إلى آلة معالجة الجرافيت الخاصة لطحن الأقطاب الكهربائية، مما يطرح متطلبات جديدة لمعدات المعالجة لشركات القوالب، وبعض الشركات الصغيرة قد لا يكون هذا الشرط.
بشكل عام، تغطي مزايا أقطاب الجرافيت الغالبية العظمى من مناسبات معالجة edM، وهي تستحق النشر والتطبيق، مع فوائد كبيرة على المدى الطويل. يمكن تعويض النقص في معالجة الأسطح الدقيقة باستخدام أقطاب النحاس.

2. اختيار مواد قطب الجرافيت لـ EDM

بالنسبة لمواد الجرافيت، هناك بشكل أساسي المؤشرات الأربعة التالية التي تحدد أداء المواد بشكل مباشر:

1) متوسط ​​قطر الجسيمات للمادة

يؤثر متوسط ​​قطر الجسيمات للمادة بشكل مباشر على حالة تفريغ المادة.
كلما كان متوسط ​​جسيم مادة الجرافيت أصغر، كلما كان التفريغ أكثر اتساقًا، وكانت حالة التفريغ أكثر استقرارًا، وكانت جودة السطح أفضل، وكانت الخسارة أقل.
كلما كان متوسط ​​حجم الجسيمات أكبر، كان من الممكن الحصول على معدل إزالة أفضل في الآلات الخام، ولكن التأثير السطحي للتشطيب ضعيف وفقدان القطب الكهربائي كبير.

2) قوة الانحناء للمادة

قوة الانثناء للمادة هي انعكاس مباشر لقوتها، مما يدل على ضيق بنيتها الداخلية.
المواد ذات القوة العالية لديها أداء جيد نسبيًا في مقاومة التفريغ. بالنسبة للقطب الكهربائي ذو الدقة العالية، يجب اختيار المادة ذات القوة الجيدة قدر الإمكان.

3) صلابة الشاطئ للمادة

الجرافيت أصعب من المواد المعدنية، وفقدان أداة القطع أكبر من فقدان معدن القطع.
وفي الوقت نفسه، فإن الصلابة العالية لمواد الجرافيت في التحكم في فقدان التفريغ أفضل.

4) المقاومة الكامنة للمادة

سيكون معدل تفريغ مادة الجرافيت ذات المقاومة الكامنة العالية أبطأ من المقاومة المنخفضة.
كلما زادت المقاومة الكامنة، قل فقدان القطب، ولكن كلما زادت المقاومة الكامنة، سيتأثر استقرار التفريغ.

في الوقت الحاضر، هناك العديد من درجات الجرافيت المختلفة المتاحة من كبار موردي الجرافيت في العالم.
بشكل عام، وفقًا لمتوسط ​​قطر جسيمات مواد الجرافيت المراد تصنيفها، يتم تعريف قطر الجسيم ≥ 4 م على أنه جرافيت ناعم، ويتم تعريف الجسيمات في 5 ~ 10 م على أنها جرافيت متوسط، ويتم تعريف الجسيمات في 10 م أعلاه على أنها جرافيت خشن.
كلما كان قطر الجسيمات أصغر، كلما كانت المادة أكثر تكلفة، ويمكن اختيار مادة الجرافيت الأكثر ملاءمة وفقًا لمتطلبات وتكلفة EDM.

3. تصنيع قطب الجرافيت

يتم تصنيع قطب الجرافيت بشكل رئيسي عن طريق الطحن.
من وجهة نظر تكنولوجيا المعالجة، يعتبر الجرافيت والنحاس مادتين مختلفتين، ويجب إتقان خصائص القطع المختلفة الخاصة بهما.
إذا تمت معالجة قطب الجرافيت بعملية القطب النحاسي، فستحدث مشكلات حتمًا، مثل الكسر المتكرر للصفائح، الأمر الذي يتطلب استخدام أدوات القطع المناسبة ومعلمات القطع.

تصنيع قطب الجرافيت من ارتداء أداة القطب النحاسي، من الناحية الاقتصادية، اختيار أداة كربيد هو الأكثر اقتصادا، اختر أداة طلاء الماس (تسمى سكين الجرافيت) السعر أكثر تكلفة، ولكن أداة طلاء الماس عمر خدمة طويل، دقة معالجة عالية، المنفعة الاقتصادية الشاملة جيدة.
يؤثر حجم الزاوية الأمامية للأداة أيضًا على عمر الخدمة، وستكون الزاوية الأمامية 0 درجة للأداة أعلى بنسبة تصل إلى 50% من الزاوية الأمامية 15 درجة لعمر خدمة الأداة، كما أن ثبات القطع أفضل أيضًا، ولكن كلما زادت الزاوية، كان سطح المعالجة أفضل، واستخدام زاوية 15 درجة للأداة يمكن أن يحقق أفضل سطح معالجة.
يمكن تعديل سرعة القطع في المعالجة وفقًا لشكل القطب الكهربائي، عادة 10 م/دقيقة، على غرار تصنيع الألومنيوم أو البلاستيك، يمكن أن تكون أداة القطع مباشرة داخل وخارج قطعة العمل في المعالجة الخام، وظاهرة الزاوية من السهل أن يحدث الانهيار والتجزئة في عملية التشطيب، وغالبًا ما يتم اعتماد طريقة المشي السريع بالسكين الخفيف.

سوف ينتج قطب الجرافيت في عملية القطع الكثير من الغبار، من أجل تجنب استنشاق جزيئات الجرافيت للمغزل والمسمار، هناك حلان رئيسيان في الوقت الحاضر، أحدهما هو استخدام آلة معالجة الجرافيت الخاصة، والآخر هو مركز المعالجة العادي مجددة ومجهزة بجهاز خاص لجمع الغبار.
تتميز آلة طحن الجرافيت عالية السرعة الخاصة في السوق بكفاءة طحن عالية ويمكنها بسهولة إكمال تصنيع الأقطاب الكهربائية المعقدة بدقة عالية وجودة سطح جيدة.

إذا كانت هناك حاجة إلى EDM لصنع قطب كهربائي من الجرافيت، فمن المستحسن استخدام مادة جرافيت دقيقة بقطر جسيمات أصغر.
أداء تصنيع الجرافيت ضعيف، فكلما كان قطر الجسيمات أصغر، زادت كفاءة القطع، ويمكن تجنب المشاكل غير الطبيعية مثل كسر الأسلاك المتكرر وحواف السطح.

4.EDM معلمات قطب الجرافيت

يختلف اختيار معلمات EDM للجرافيت والنحاس تمامًا.
تتضمن معلمات EDM بشكل أساسي التيار وعرض النبض وفجوة النبض والقطبية.
وفيما يلي وصف لأساس الاستخدام الرشيد لهذه المعايير الرئيسية.

تبلغ الكثافة الحالية لقطب الجرافيت بشكل عام 10 ~ 12 أمبير / سم 2، وهي أكبر بكثير من كثافة قطب النحاس. لذلك، ضمن نطاق التيار المسموح به في المنطقة المقابلة، كلما تم تحديد التيار الأكبر، كلما كانت سرعة معالجة تفريغ الجرافيت أسرع، وكلما كان فقدان القطب أصغر، ولكن خشونة السطح ستكون أكثر سمكًا.

كلما زاد عرض النبضة، قل فقدان القطب.
ومع ذلك، فإن عرض النبض الأكبر سيجعل استقرار المعالجة أسوأ، وسرعة المعالجة أبطأ والسطح أكثر خشونة.
من أجل ضمان فقدان منخفض للقطب الكهربائي أثناء المعالجة الخام، عادةً ما يتم استخدام عرض نبض كبير نسبيًا، والذي يمكن أن يحقق بشكل فعال معالجة منخفضة الخسارة للقطب الجرافيت عندما تكون القيمة بين 100 و300 US.
من أجل الحصول على سطح ناعم وتأثير تفريغ مستقر، يجب اختيار عرض نبضة أصغر.
بشكل عام، عرض نبض قطب الجرافيت أقل بحوالي 40% من عرض قطب النحاس

تؤثر فجوة النبض بشكل أساسي على سرعة معالجة التفريغ واستقرار المعالجة. كلما زادت القيمة، كلما كان استقرار المعالجة أفضل، وهو ما يساعد في الحصول على تجانس أفضل للسطح، ولكن سيتم تقليل سرعة المعالجة.
في حالة ضمان استقرار المعالجة، يمكن الحصول على كفاءة معالجة أعلى عن طريق اختيار فجوة نبض أصغر، ولكن عندما تكون حالة التفريغ غير مستقرة، يمكن الحصول على كفاءة معالجة أعلى عن طريق اختيار فجوة نبض أكبر.
في معالجة تفريغ قطب الجرافيت، عادة ما يتم ضبط فجوة النبض وعرض النبض على 1:1، بينما في معالجة قطب النحاس، يتم ضبط فجوة النبض وعرض النبض عادةً على 1:3.
في ظل معالجة الجرافيت المستقرة، يمكن تعديل نسبة المطابقة بين فجوة النبض وعرض النبض إلى 2:3.
في حالة خلوص النبض الصغير، من المفيد تشكيل طبقة تغطية على سطح القطب، مما يساعد على تقليل فقدان القطب.

إن اختيار قطبية قطب الجرافيت في EDM هو في الأساس نفس اختيار قطب النحاس.
وفقًا لتأثير قطبية EDM، عادةً ما يتم استخدام المعالجة القطبية الإيجابية عند تصنيع الفولاذ بالقالب، أي أن القطب الكهربائي متصل بالقطب الموجب لمصدر الطاقة، ويتم توصيل قطعة العمل بالقطب السالب لمصدر الطاقة.
باستخدام عرض كبير للتيار والنبض، يمكن أن يؤدي اختيار المعالجة القطبية الإيجابية إلى تحقيق فقدان قطب كهربائي منخفض للغاية. إذا كانت القطبية خاطئة، فإن فقدان القطب سيصبح كبيرًا جدًا.
فقط عندما يكون السطح مطلوبًا أن تتم معالجته بشكل جيد أقل من VDI18 (Ra0.8 m) ويكون عرض النبض صغيرًا جدًا، يتم استخدام معالجة القطبية السلبية للحصول على جودة سطح أفضل، ولكن فقدان القطب كبير.

الآن تم تجهيز أدوات آلة CNC edM بمعلمات معالجة تفريغ الجرافيت.
يعد استخدام المعلمات الكهربائية ذكيًا ويمكن توليده تلقائيًا بواسطة النظام الخبير للأداة الآلية.
بشكل عام، يمكن للآلة تكوين معلمات المعالجة المحسنة عن طريق تحديد زوج المواد، ونوع التطبيق، وقيمة خشونة السطح وإدخال منطقة المعالجة، وعمق المعالجة، وقياس حجم القطب الكهربائي، وما إلى ذلك أثناء البرمجة.
مجموعة من معلمات المعالجة الغنية لمكتبة أدوات آلة edm لقطب الجرافيت، يمكن اختيار نوع المادة في الجرافيت الخشن، والجرافيت، والجرافيت يتوافق مع مجموعة متنوعة من مواد الشغل، لتقسيم نوع التطبيق إلى المعيار، والأخدود العميق، والنقطة الحادة، والكبيرة المساحة، التجويف الكبير، مثل الغرامة، يوفر أيضًا خسارة منخفضة، وقياسية، وكفاءة عالية، وما إلى ذلك في العديد من أنواع اختيار أولوية المعالجة.

5.الاستنتاج

تستحق مادة إلكترود الجرافيت الجديدة الترويج بقوة وسيتم التعرف على مزاياها وقبولها تدريجيًا من قبل صناعة تصنيع القوالب المحلية.
إن الاختيار الصحيح لمواد إلكترود الجرافيت وتحسين الروابط التكنولوجية ذات الصلة سيجلب كفاءة عالية وجودة عالية وفوائد منخفضة التكلفة لمؤسسات تصنيع القوالب