الجرافيت مادة غير معدنية شائعة، سوداء اللون، تتميز بمقاومة عالية ومنخفضة لدرجات الحرارة، وموصلية كهربائية وحرارية جيدة، وسهولة تزييت عالية، وخصائص كيميائية مستقرة. كما أنها موصلة كهربائية جيدة، ويمكن استخدامها كقطب كهربائي في عمليات التفريغ الكهربائي (EDM). بالمقارنة مع أقطاب النحاس التقليدية، يتميز الجرافيت بالعديد من المزايا، مثل مقاومة درجات الحرارة العالية، وانخفاض استهلاك التفريغ، وانخفاض التشوه الحراري. كما يُظهر قدرة أفضل على التكيف في معالجة الأجزاء الدقيقة والمعقدة والأقطاب الكهربائية كبيرة الحجم. وقد حل تدريجياً محل أقطاب النحاس في صناعة الشرارات الكهربائية. وهو المادة الرئيسية في أقطاب التشغيل الآلي [1]. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام مواد الجرافيت المقاومة للتآكل في ظروف السرعة العالية، ودرجات الحرارة العالية، والضغط العالي دون الحاجة إلى زيت التشحيم. وتستخدم العديد من المعدات على نطاق واسع أكواب المكابس والأختام والمحامل المصنوعة من مادة الجرافيت.
تُستخدم مواد الجرافيت حاليًا على نطاق واسع في مجالات الآلات، والمعادن، والصناعات الكيميائية، والدفاع الوطني، وغيرها. وتتميز قطع الجرافيت بتنوعها، وبنيتها المعقدة، ودقتها العالية في الأبعاد، ومتطلباتها العالية لجودة الأسطح. إلا أن البحث المحلي في مجال تشغيل الجرافيت ليس كافيًا، كما أن أدوات معالجة الجرافيت المحلية قليلة نسبيًا. تعتمد معالجة الجرافيت الأجنبية بشكل رئيسي على مراكز معالجة الجرافيت للمعالجة عالية السرعة، وهو ما أصبح الآن الاتجاه الرئيسي لتطوير تشغيل الجرافيت.
يقوم هذا المقال بشكل أساسي بتحليل تكنولوجيا تصنيع الجرافيت وأدوات الآلات المعالجة من الجوانب التالية.
①تحليل أداء تصنيع الجرافيت؛
② مقاييس تكنولوجيا معالجة الجرافيت المستخدمة بشكل شائع؛
③ الأدوات ومعلمات القطع المستخدمة بشكل شائع في معالجة الجرافيت؛
تحليل أداء قطع الجرافيت
الجرافيت مادة هشة ذات بنية غير متجانسة. يتم قطع الجرافيت عن طريق توليد جزيئات رقائق متقطعة أو مسحوق من خلال الكسر الهش لمادة الجرافيت. فيما يتعلق بآلية قطع مواد الجرافيت، أجرى العلماء المحليون والأجانب الكثير من الأبحاث. يعتقد العلماء الأجانب أن عملية تكوين رقائق الجرافيت تحدث تقريبًا عندما تكون حافة القطع للأداة على اتصال بقطعة العمل، ويتم سحق طرف الأداة، مما يؤدي إلى تكوين رقائق صغيرة وحفر صغيرة، ويحدث شق يمتد إلى مقدمة وأسفل طرف الأداة، مما يشكل حفرة كسر، وينكسر جزء من قطعة العمل بسبب تقدم الأداة، مما يؤدي إلى تكوين رقائق. يعتقد العلماء المحليون أن جزيئات الجرافيت دقيقة للغاية، وأن حافة القطع للأداة لها قوس طرف كبير، لذا فإن دور حافة القطع يشبه البثق. مادة الجرافيت في منطقة التلامس للأداة - يتم ضغط قطعة العمل بواسطة سطح أشعل النار وطرف الأداة. تحت الضغط، يتم إنتاج كسر هش، وبالتالي تشكيل رقائق التقطيع [3].
في عملية قطع الجرافيت، نتيجةً لتغيرات في اتجاه قطع الزوايا المستديرة أو زوايا قطعة العمل، أو تغيرات في تسارع أداة الماكينة، أو تغيرات في اتجاه وزاوية القطع داخل الأداة وخارجها، أو اهتزاز القطع، وما إلى ذلك، يتعرض عمل الجرافيت لتأثير معين، مما يؤدي إلى هشاشة حواف قطعة الجرافيت وتشققها، وتآكلها الشديد، وغيرها من المشاكل. خاصةً عند معالجة الزوايا وأجزاء الجرافيت الرقيقة والضيقة، فمن المرجح أن تتسبب في حدوث زوايا وتشقق لقطعة العمل، وهو ما أصبح أيضًا من صعوبات تشغيل الجرافيت.
عملية قطع الجرافيت 
تشمل طرق التشغيل التقليدية لمواد الجرافيت الخراطة، والطحن، والطحن، والنشر، وغيرها، إلا أنها لا تُمكّن من معالجة أجزاء الجرافيت إلا بأشكال بسيطة ودقة منخفضة. مع التطور السريع وتطبيق مراكز التشغيل عالية السرعة وأدوات القطع والتقنيات الداعمة ذات الصلة، استُبدلت هذه الطرق التقليدية تدريجيًا بتقنيات التشغيل عالية السرعة. وقد أظهرت الممارسة أن تآكل الأدوات أثناء المعالجة يكون أكثر خطورةً نظرًا لصلابة الجرافيت وهشاشته، لذا يُنصح باستخدام أدوات مطلية بالكربيد أو الماس.
إجراءات عملية القطع
نظرًا لخصوصية الجرافيت، لتحقيق معالجة عالية الجودة لأجزاء الجرافيت، يجب اتخاذ إجراءات عملية مناسبة لضمان ذلك. عند تخشين مادة الجرافيت، يمكن للأداة تغذية قطعة العمل مباشرةً باستخدام معلمات قطع كبيرة نسبيًا؛ ولتجنب التقطيع أثناء التشطيب، غالبًا ما تُستخدم أدوات ذات مقاومة جيدة للتآكل لتقليل كمية القطع، والتأكد من أن زاوية ميل أداة القطع أقل من نصف قطرها، وإجراء إجراءات عملية مثل معالجة التباطؤ عند معالجة كلا الطرفين [4].
من الضروري أيضًا تنظيم مسار القطع بشكل معقول أثناء القطع. عند معالجة المحيط الداخلي، يجب استخدام المحيط المحيط قدر الإمكان لجعل الجزء المقطوع أكثر سمكًا وقوة، ومنع كسر قطعة العمل [5]. عند معالجة الأسطح أو الأخاديد، يُفضل استخدام التغذية القطرية أو الحلزونية قدر الإمكان؛ لتجنب الجزر على سطح العمل، وتجنب قطع قطعة العمل عليه.
بالإضافة إلى ذلك، تُعدّ طريقة القطع عاملاً مهماً يؤثر على قطع الجرافيت. اهتزاز القطع أثناء الطحن السفلي أقل منه أثناء الطحن العلوي. ويتم تقليل سماكة القطع للأداة أثناء الطحن السفلي من الحد الأقصى إلى الصفر، ولن تحدث أي ارتداد بعد قطع الأداة في قطعة العمل. لذلك، يُختار الطحن السفلي عادةً لمعالجة الجرافيت.
عند معالجة قطع العمل الجرافيتية ذات الهياكل المعقدة، بالإضافة إلى تحسين تكنولوجيا المعالجة بناءً على الاعتبارات المذكورة أعلاه، يجب اتخاذ بعض التدابير الخاصة وفقًا للظروف المحددة لتحقيق أفضل نتائج القطع.
وقت النشر: ٢٠ فبراير ٢٠٢١