1. Графит материалдарының ЭДМ сипаттамалары.
1.1. Шығаруды өңдеу жылдамдығы.
Графит - өте жоғары балқу температурасы 3650°C болатын металл емес материал, ал мыстың балқу температурасы 1083°C, сондықтан графит электроды үлкен ток орнату жағдайларына төтеп бере алады.
Разряд ауданы мен электрод өлшемінің масштабы үлкен болған кезде, графит материалын жоғары тиімділікпен өңдеудің артықшылықтары айқынырақ болады.
Графиттің жылу өткізгіштігі мыстың 1/3 бөлігін құрайды, ал разрядтау процесінде пайда болатын жылу металл материалдарды тиімдірек кетіру үшін пайдаланылуы мүмкін. Сондықтан, орташа және ұсақ өңдеуде графиттің өңдеу тиімділігі мыс электродына қарағанда жоғары.
Өңдеу тәжірибесіне сәйкес, дұрыс пайдалану жағдайында графит электродының разрядтау жылдамдығы мыс электродына қарағанда 1,5-2 есе жылдам.
1.2. Электрод шығыны.
Графит электроды жоғары ток жағдайларына төтеп бере алатын қасиетке ие, сонымен қатар, тиісті кедір-бұдырлық параметрлері жағдайында, соның ішінде өңдеу кезінде пайда болған көміртекті болат дайындамалары құрамындағы көміртекті бөлшектерді және жұмыс сұйықтығының жоғары температурадағы ыдырауындағы көміртекті бөлшектерді алып тастауы, полярлық эффектісі, құрамындағы ішінара алып тастау әрекеті кезінде көміртекті бөлшектер электрод бетіне жабысып, қорғаныс қабатын түзеді, бұл графит электродының кедір-бұдырлық өңдеу кезінде аз шығынға ұшырауын немесе тіпті «нөлдік қалдық» болуын қамтамасыз етеді.
EDM кезіндегі электродтың негізгі шығыны дөрекі өңдеуден болады. Өңдеудің орнату жағдайларында шығын деңгейі жоғары болғанымен, бөлшектерге арналған өңдеуге арналған шағын рұқсатқа байланысты жалпы шығын да төмен.
Жалпы алғанда, үлкен токпен өңделген кезде графит электродының жоғалуы мыс электродына қарағанда аз және әрлеу кезінде мыс электродына қарағанда сәл көп. Графит электродының электрод жоғалуы да осыған ұқсас.
1.3. Беткі қабаттың сапасы.
Графит материалының бөлшектерінің диаметрі EDM бетінің кедір-бұдырлығына тікелей әсер етеді. Диаметрі неғұрлым кіші болса, бетінің кедір-бұдырлығы соғұрлым төмен болады.
Бірнеше жыл бұрын диаметрі 5 микрон болатын pH бөлшектерін қолданған кезде, ең жақсы бет тек VDI18 edm (Ra0,8 микрон) деңгейіне жете алатын, ал қазіргі уақытта графит материалдарының түйіршік диаметрі 3 микрон pH шегінде, ең жақсы бет тұрақты VDI12 edm (Ra0,4 mum) деңгейіне немесе одан да күрделі деңгейге жете алатын, бірақ графит электроды айналы edm деңгейіне дейін жетеді.
Мыс материалы төмен кедергіге және ықшам құрылымға ие және қиын жағдайларда тұрақты өңдеуге болады. Бетінің кедір-бұдырлығы Ra0,1 м-ден аз болуы мүмкін және оны айна арқылы өңдеуге болады.
Осылайша, егер разрядты өңдеу өте жұқа бетті көздейтін болса, электрод ретінде мыс материалын пайдалану тиімдірек, бұл мыс электродының графит электродына қарағанда басты артықшылығы.
Бірақ мыс электродының ток күші жоғары болған жағдайда электрод беті оңай кедір-бұдыр болып, тіпті жарылып кетеді, ал графит материалдарында мұндай мәселе болмайды. VDI26 (Ra2.0 микрон) бетінің кедір-бұдырлығына қойылатын талаптар қалыптау кезінде қолданылады, графит электродын пайдаланып, дөрекіден ұсақ өңдеуге дейін біркелкі беттік әсерге қол жеткізуге болады, беткі ақаулар жойылады.
Сонымен қатар, графит пен мыстың құрылымының әртүрлілігіне байланысты, графит электродының беттік разрядтау коррозия нүктесі мыс электродына қарағанда тұрақтырақ. Сондықтан, VDI20 немесе одан жоғары бірдей беттік кедір-бұдырлық өңделгенде, графит электродымен өңделген дайындаманың беттік түйіршіктілігі айқынырақ болады, және бұл түйіршікті беттік әсер мыс электродының разрядтау беттік әсерінен жақсырақ.
1.4. Өңдеу дәлдігі.
Графит материалының термиялық кеңею коэффициенті аз, мыс материалының термиялық кеңею коэффициенті графит материалына қарағанда 4 есе жоғары, сондықтан разрядты өңдеу кезінде графит электроды мыс электродына қарағанда деформацияға аз бейім, бұл өңдеу дәлдігін тұрақты және сенімді етеді.
Әсіресе, терең және тар қабырғаларды өңдеген кезде, жергілікті жоғары температура мыс электродын оңай майыстырады, бірақ графит электроды майыспайды.
Тереңдік-диаметрлік қатынасы үлкен мыс электроды үшін өңдеу кезінде өлшемді түзету үшін белгілі бір жылулық кеңею мәнін өтеу қажет, ал графит электроды қажет емес.
1.5. Электрод салмағы.
Графит материалы мысқа қарағанда тығыздығы аз, ал сол көлемдегі графит электродының салмағы мыс электродының салмағының тек 1/5 бөлігін құрайды.
Графитті қолдану үлкен көлемді электрод үшін өте қолайлы екенін көруге болады, бұл EDM станоктарының шпиндель жүктемесін айтарлықтай азайтады. Электрод үлкен салмағына байланысты қысу кезінде қолайсыздық тудырмайды және өңдеу кезінде ауытқу ығысуын тудырады. Үлкен көлемді қалып өңдеуде графит электродын пайдалану өте маңызды екенін көруге болады.
1.6. Электрод өндірісінің қиындығы.
Графит материалының өңдеу өнімділігі жақсы. Кесу кедергісі мыстың кесу кедергісінің тек 1/4 бөлігін құрайды. Дұрыс өңдеу жағдайында графит электродын фрезерлеу тиімділігі мыс электродына қарағанда 2-3 есе жоғары.
Графит электроды бұрышты оңай тазартады және оны бірнеше электродтармен бір электродқа өңдеуге болатын дайындаманы өңдеу үшін пайдалануға болады.
Графит материалының ерекше бөлшектер құрылымы электродты фрезерлеуден және қалыптаудан кейін қылшықтардың пайда болуына жол бермейді, бұл күрделі модельдеуде қылшықтарды оңай алып тастау мүмкін болмаған кезде пайдалану талаптарына тікелей сәйкес келеді, осылайша электродты қолмен жылтырату процесін болдырмайды және жылтыратудан туындаған пішін мен өлшемнің өзгеруінен аулақ болады.
Графит шаң жинайтындықтан, графит фрезерлеу кезінде көп шаң пайда болатынын ескеру қажет, сондықтан фрезерлеу машинасында тығыздағыш және шаң жинау құрылғысы болуы керек.
Егер графит электродын өңдеу үшін edM пайдалану қажет болса, оның өңдеу өнімділігі мыс материалы сияқты жақсы емес, кесу жылдамдығы мысқа қарағанда шамамен 40% баяу.
1.7. Электродты орнату және пайдалану.
Графит материалы жақсы байланыс қасиетіне ие. Оны электродты фрезерлеу және разрядтау арқылы графитті бекіткішпен байланыстыру үшін пайдалануға болады, бұл электрод материалындағы бұранда тесігін өңдеу процесін үнемдеуге және жұмыс уақытын үнемдеуге мүмкіндік береді.
Графит материалы салыстырмалы түрде сынғыш, әсіресе кішкентай, тар және ұзын электрод, оны пайдалану кезінде сыртқы күш әсерінен сындыру оңай, бірақ электродтың зақымдалғанын бірден білуге болады.
Егер бұл мыс электрод болса, ол тек майысады, сынбайды, бұл өте қауіпті және пайдалану процесінде табу қиын, және бұл дайындаманың сынуына оңай әкеледі.
1.8. Бағасы.
Мыс материалы жаңартылмайтын ресурс болып табылады, баға үрдісі барған сайын қымбаттайды, ал графит материалының бағасы тұрақтануға бейім.
Соңғы жылдары мыс материалдарының бағасы өсіп, графиттің ірі өндірушілері графит өндірісіндегі процесті жақсартып, бәсекелестік артықшылығына ие болды, қазір графит электрод материалдарының бағасы мен мыс электрод материалдарының бағасы бірдей көлемде жалпы алғанда бірдей, бірақ графит тиімді өңдеуге қол жеткізе алады, бұл мыс электродын пайдаланудан гөрі көп жұмыс уақытын үнемдеуге мүмкіндік береді, бұл өндіріс құнын тікелей төмендетуге тең.
Қорытындылай келе, графит электродының 8 edM сипаттамаларының ішінде оның артықшылықтары айқын: фрезерлеу және разрядтау электродының тиімділігі мыс электродына қарағанда айтарлықтай жақсы; үлкен электродтың салмағы аз, өлшемдік тұрақтылығы жақсы, жұқа электродты деформациялау оңай емес және беткі құрылымы мыс электродына қарағанда жақсырақ.
Графит материалының кемшілігі - ол VDI12 (Ra0,4 м) астында ұсақ беттік разрядты өңдеуге жарамсыз, ал электрод жасау үшін edM пайдалану тиімділігі төмен.
Дегенмен, практикалық тұрғыдан алғанда, Қытайда графит материалдарын тиімді насихаттауға әсер ететін маңызды себептердің бірі - фрезерлік электродтар үшін арнайы графит өңдеу машинасының қажеттілігі, бұл қалыптау кәсіпорындарының өңдеу жабдықтарына жаңа талаптар қояды, кейбір шағын кәсіпорындарда бұл жағдай болмауы мүмкін.
Жалпы алғанда, графит электродтарының артықшылықтары edM өңдеу жағдайларының басым көпшілігін қамтиды және ұзақ мерзімді пайдасы бар танымал етуге және қолдануға тұрарлық. Жұқа бетті өңдеудің жетіспеушілігін мыс электродтарын пайдалану арқылы өтеуге болады.
2. EDM үшін графит электрод материалдарын таңдау
Графит материалдары үшін материалдардың өнімділігін тікелей анықтайтын келесі төрт көрсеткіш бар:
1) Материалдың орташа бөлшек диаметрі
Материалдың орташа бөлшектерінің диаметрі материалдың разряд жағдайына тікелей әсер етеді.
Графит материалының орташа бөлшегі неғұрлым кіші болса, разряд соғұрлым біркелкі болады, разряд жағдайы соғұрлым тұрақты болады, бетінің сапасы соғұрлым жақсы болады және шығын аз болады.
Бөлшектердің орташа өлшемі неғұрлым үлкен болса, өңдеу кезінде соғұрлым жақсы кетіру жылдамдығына қол жеткізуге болады, бірақ әрлеудің беткі әсері нашар және электрод шығыны көп.
2) Материалдың иілу беріктігі
Материалдың иілу беріктігі оның беріктігінің тікелей көрінісі болып табылады, бұл оның ішкі құрылымының тығыздығын көрсетеді.
Жоғары беріктігі бар материал салыстырмалы түрде жақсы разрядқа төзімділік сипаттамасына ие. Жоғары дәлдіктегі электрод үшін мүмкіндігінше жақсы беріктігі бар материалды таңдау керек.
3) Материалдың жағалау қаттылығы
Графит металл материалдарға қарағанда қаттырақ, ал кесу құралының шығыны кесуші металға қарағанда көбірек.
Сонымен қатар, разряд шығынын бақылауда графит материалының жоғары қаттылығы жақсырақ.
4) Материалдың ішкі кедергісі
Жоғары меншікті кедергісі бар графит материалының разряд жылдамдығы төмен кедергісі бар материалға қарағанда баяу болады.
Тұқымдық кедергі неғұрлым жоғары болса, электрод шығыны соғұрлым аз болады, бірақ тұқымдық кедергі неғұрлым жоғары болса, разрядтың тұрақтылығына әсер етеді.
Қазіргі уақытта әлемдегі жетекші графит жеткізушілерінен графиттің көптеген әртүрлі түрлері бар.
Жалпы алғанда, жіктелетін графит материалдарының орташа бөлшектерінің диаметріне сәйкес, ≤ 4 м бөлшектерінің диаметрі ұсақ графит, 5-10 м бөлшектері орташа графит, ал 10 м жоғары бөлшектері ірі графит деп анықталады.
Бөлшектердің диаметрі неғұрлым кіші болса, материал соғұрлым қымбат болады, EDM талаптары мен құнына сәйкес графит материалын таңдауға болады.
3. Графит электродын жасау
Графит электроды негізінен фрезерлеу арқылы жасалады.
Өңдеу технологиясы тұрғысынан графит пен мыс екі түрлі материал болып табылады, сондықтан олардың әртүрлі кесу сипаттамаларын меңгеру қажет.
Егер графит электроды мыс электродының процесімен өңделсе, парақтың жиі сынуы сияқты мәселелер сөзсіз туындайды, бұл тиісті кесу құралдары мен кесу параметрлерін пайдалануды қажет етеді.
Графит электродын өңдеу мыс электродты құралдарға қарағанда тозуға төзімді, экономикалық тұрғыдан алғанда, карбидті құралды таңдау ең үнемді, гауһар жабынды құралды (графит пышақ деп аталады) таңдау бағасы қымбатырақ, бірақ гауһар жабынды құрал ұзақ қызмет ету мерзіміне, жоғары өңдеу дәлдігіне ие, жалпы экономикалық пайдасы жақсы.
Құралдың алдыңғы бұрышының өлшемі оның қызмет ету мерзіміне де әсер етеді, құралдың 0° алдыңғы бұрышы құралдың қызмет ету мерзімінің 15° алдыңғы бұрышынан 50%-ға дейін жоғары болады, кесу тұрақтылығы да жақсырақ, бірақ бұрыш неғұрлым үлкен болса, өңдеу беті соғұрлым жақсы болады, құралдың 15° бұрышын пайдалану ең жақсы өңдеу бетіне қол жеткізуге мүмкіндік береді.
Механикалық өңдеудегі кесу жылдамдығын электродтың пішініне сәйкес реттеуге болады, әдетте 10 м/мин, бұл алюминий немесе пластмассаны өңдеуге ұқсас, кесу құралы дөрекі өңдеуде дайындамада тікелей және тікелей болуы мүмкін, ал бұрыштың құлауы мен фрагментация құбылысы әрлеу өңдеуінде оңай пайда болады, ал жеңіл пышақпен жылдам жүру тәсілі жиі қолданылады.
Кесу процесінде графит электроды көп шаң шығарады, графит бөлшектерінің машина шпинделі мен бұрандасының жұтылуына жол бермеу үшін қазіргі уақытта екі негізгі шешім бар, біреуі - арнайы графит өңдеу машинасын пайдалану, екіншісі - арнайы шаң жинайтын құрылғымен жабдықталған қарапайым өңдеу орталығын қайта жабдықтау.
Нарықтағы арнайы графит жоғары жылдамдықты фрезерлеу станогы жоғары фрезерлеу тиімділігіне ие және күрделі электродтарды жоғары дәлдікпен және жақсы беттік сапамен оңай өндіруді аяқтай алады.
Егер графит электродын жасау үшін EDM қажет болса, бөлшектердің диаметрі кішірек ұсақ графит материалын пайдалану ұсынылады.
Графиттің өңдеу өнімділігі нашар, бөлшектердің диаметрі неғұрлым кіші болса, кесу тиімділігі соғұрлым жоғары болады және сымның жиі үзілуі және беткі жиектердің пайда болуы сияқты қалыптан тыс мәселелердің алдын алуға болады.
4. Графит электродының EDM параметрлері
Графит пен мыстың EDM параметрлерін таңдау айтарлықтай ерекшеленеді.
EDM параметрлеріне негізінен ток күші, импульс ені, импульстік саңылау және полярлық кіреді.
Төменде осы негізгі параметрлерді ұтымды пайдаланудың негізі сипатталған.
Графит электродының ток тығыздығы әдетте 10-12 А/см2 құрайды, бұл мыс электродына қарағанда әлдеқайда үлкен. Сондықтан, тиісті аймақта рұқсат етілген ток диапазонында ток неғұрлым үлкен болса, графит разрядын өңдеу жылдамдығы соғұрлым жоғары болады, электрод шығыны соғұрлым аз болады, бірақ бетінің кедір-бұдырлығы қалың болады.
Импульс ені неғұрлым үлкен болса, электродтың шығыны соғұрлым аз болады.
Дегенмен, импульс енінің үлкен болуы өңдеу тұрақтылығын нашарлатады, өңдеу жылдамдығын баяулатады және бетінің кедір-бұдырлығын арттырады.
Дөрекі өңдеу кезінде электродтың төмен шығынын қамтамасыз ету үшін әдетте салыстырмалы түрде үлкен импульс ені қолданылады, бұл 100-ден 300 АҚШ долларына дейінгі мәнде графит электродын төмен шығынмен өңдеуді тиімді түрде жүзеге асыра алады.
Жұқа бетті және тұрақты разряд әсерін алу үшін кішірек импульс енін таңдау керек.
Жалпы алғанда, графит электродының импульс ені мыс электродына қарағанда шамамен 40%-ға аз.
Импульстік саңылау негізінен разрядты өңдеу жылдамдығына және өңдеу тұрақтылығына әсер етеді. Мән неғұрлым жоғары болса, өңдеу тұрақтылығы соғұрлым жақсы болады, бұл беттің біркелкілігін жақсартуға көмектеседі, бірақ өңдеу жылдамдығы төмендейді.
Өңдеу тұрақтылығын қамтамасыз ету шартымен, кішірек импульстік саңылауды таңдау арқылы жоғары өңдеу тиімділігіне қол жеткізуге болады, бірақ разряд күйі тұрақсыз болған кезде, үлкенірек импульстік саңылауды таңдау арқылы жоғары өңдеу тиімділігіне қол жеткізуге болады.
Графит электродтарын разрядтау кезінде импульстік саңылау мен импульс ені әдетте 1:1 қатынасында орнатылады, ал мыс электродтарын өңдеу кезінде импульстік саңылау мен импульс ені әдетте 1:3 қатынасында орнатылады.
Тұрақты графит өңдеу кезінде импульстік саңылау мен импульс ені арасындағы сәйкестік қатынасын 2:3-ке дейін реттеуге болады.
Импульстік клиренс аз болған жағдайда, электрод бетінде жабын қабатын қалыптастыру пайдалы, бұл электрод шығынын азайтуға көмектеседі.
ЭДМ-дегі графит электродының полярлығын таңдау негізінен мыс электродымен бірдей.
EDM полярлық әсеріне сәйкес, оң полярлық өңдеу әдетте болатты өңдеу кезінде қолданылады, яғни электрод қуат көзінің оң полюсіне, ал дайындама қуат көзінің теріс полюсіне қосылған.
Үлкен ток пен импульс енін пайдаланып, оң полярлықты өңдеуді таңдау электрод шығынын өте төмен деңгейге жеткізуге мүмкіндік береді. Егер полярлық дұрыс болмаса, электрод шығыны өте үлкен болады.
Тек бетті VDI18 (Ra0,8 м)-ден аз ұсақ өңдеу қажет болғанда және импульс ені өте аз болғанда ғана, беттің сапасын жақсарту үшін теріс полярлық өңдеу қолданылады, бірақ электрод шығыны көп болады.
Қазіргі уақытта CNC edM станоктары графит разрядты өңдеу параметрлерімен жабдықталған.
Электрлік параметрлерді пайдалану ақылды және станоктың сараптамалық жүйесі арқылы автоматты түрде жасалуы мүмкін.
Әдетте, машина бағдарламалау кезінде материал жұбын, қолдану түрін, бетінің кедір-бұдырлық мәнін таңдау және өңдеу аймағын, өңдеу тереңдігін, электрод өлшемін масштабтауды және т.б. енгізу арқылы оңтайландырылған өңдеу параметрлерін конфигурациялай алады.
EDM станоктарының графит электродтарына арналған кітапханасы бай өңдеу параметрлеріне ие, материал түрі ірі графит, графит және графит түрлерін таңдай алады, бұл стандартты, терең ойық, өткір ұшты, үлкен аймақты, үлкен қуысты, мысалы, ұсақ, сонымен қатар төмен шығынды, стандартты, жоғары тиімділікті және т.б. өңдеудің көптеген түрлеріне басымдық береді.
5. Қорытынды
Жаңа графит электрод материалы белсенді түрде танымал болуға тұрарлық және оның артықшылықтары біртіндеп отандық қалып өндірісі саласында танылып, қабылданады.
Графит электрод материалдарын дұрыс таңдау және онымен байланысты технологиялық байланыстарды жетілдіру қалып өндіруші кәсіпорындарға жоғары тиімділік, жоғары сапа және төмен шығындар әкеледі
Жарияланған уақыты: 04.12.2020 ж.