Переработка графита может быть непростым делом, поэтому решение определенных проблем на первом месте имеет решающее значение для производительности и прибыльности.
Факты доказали, что графит трудно поддается механической обработке, особенно для электродов электроэрозионной обработки, требующих высочайшей точности и структурной стабильности.Вот пять ключевых моментов, которые следует помнить при использовании графита:
Марки графита визуально трудно отличить, но каждая из них имеет уникальные физические свойства и характеристики.Марки графита делятся на шесть категорий по среднему размеру частиц, но в современной электроэрозионной обработке часто используются только три более мелкие категории (размер частиц 10 микрон и менее).Рейтинг в классификации является показателем потенциального применения и производительности.
Согласно статье Дуга Гарды (Toyo Tanso, который в то время писал для нашего родственного издания «MoldMaking Technology», но теперь это SGL Carbon), для черновой обработки используются сплавы с размером частиц от 8 до 10 микрон.Для менее точной отделки и детализации используются сорта с размером частиц от 5 до 8 микрон.Электроды, изготовленные из этих марок, часто используются для изготовления форм для ковки и литья под давлением, а также для менее сложных операций с порошками и спеченными металлами.
Детальный дизайн и более мелкие и сложные функции больше подходят для частиц размером от 3 до 5 микрон.Применение электродов этого диапазона включает резку проволоки и аэрокосмическую промышленность.
Сверхтонкие прецизионные электроды, в которых используются марки графита с размером частиц от 1 до 3 микрон, часто требуются для специальных операций с металлами и карбидами в аэрокосмической отрасли.
При написании статьи для MMT Джерри Мерсер из Poco Materials определил размер частиц, прочность на изгиб и твердость по Шору как три ключевых фактора, определяющих производительность во время обработки электродами.Однако микроструктура графита обычно является ограничивающим фактором в работе электрода во время заключительной операции электроэрозионной обработки.
В другой статье MMT Мерсер заявил, что прочность на изгиб должна быть выше 13 000 фунтов на квадратный дюйм, чтобы гарантировать, что графит можно будет переработать в глубокие и тонкие ребра без разрушения.Процесс производства графитовых электродов длительный и может потребовать детальных, труднообрабатываемых деталей, поэтому обеспечение такой долговечности помогает снизить затраты.
Твердость по Шору определяет обрабатываемость графита.Mercer предупреждает, что слишком мягкие сорта графита могут засорить пазы инструмента, замедлить процесс обработки или заполнить отверстия пылью, тем самым оказывая давление на стенки отверстий.В этих случаях уменьшение подачи и скорости может предотвратить ошибки, но увеличит время обработки.Во время обработки твердый мелкозернистый графит также может привести к разрушению материала на краю отверстия.Эти материалы также могут быть очень абразивными для инструмента, что приводит к его износу, что влияет на целостность диаметра отверстия и увеличивает затраты на работу.Как правило, чтобы избежать прогиба при высоких значениях твердости, необходимо уменьшить подачу обработки и скорость каждой точки с твердостью по Шору выше 80 на 1%.
Из-за того, что электроэрозионная обработка создает зеркальное изображение электрода в обрабатываемой детали, Мерсер также сказал, что для графитовых электродов необходима плотно упакованная, однородная микроструктура.Неровные границы частиц увеличивают пористость, тем самым увеличивая эрозию частиц и ускоряя выход из строя электрода.Во время первоначального процесса обработки электродов неравномерная микроструктура также может привести к неравномерному качеству поверхности — эта проблема еще более серьезна на высокоскоростных обрабатывающих центрах.Твердые пятна в графите также могут привести к отклонению инструмента, в результате чего конечный электрод выйдет из строя.Это отклонение может быть достаточно небольшим, чтобы косое отверстие в точке входа выглядело прямым.
Существуют специализированные станки для обработки графита.Хотя эти машины значительно ускорят производство, они не единственные машины, которые могут использовать производители.Помимо контроля пыли (описанного ниже в статье), в прошлых статьях MMS также сообщалось о преимуществах машин с быстрыми шпинделями и управлением с высокой скоростью обработки для производства графита.В идеале быстрое управление должно также иметь перспективные функции, а пользователи должны использовать программное обеспечение для оптимизации траектории движения инструмента.
При пропитке графитовых электродов, то есть заполнении пор микроструктуры графита частицами микронного размера, Гарда рекомендует использовать медь, поскольку она может стабильно обрабатывать специальные медные и никелевые сплавы, например те, которые используются в аэрокосмической промышленности.Графит с пропиткой медью обеспечивает более качественную отделку, чем непропитанные сорта того же класса.Они также могут обеспечить стабильную обработку при работе в неблагоприятных условиях, таких как плохая промывка или неопытность операторов.
Согласно третьей статье Мерсера, хотя синтетический графит, используемый для изготовления электродов для электроэрозионной обработки, биологически инертен и, следовательно, изначально менее вреден для человека, чем некоторые другие материалы, неправильная вентиляция все же может вызвать проблемы.Синтетический графит является проводящим, что может вызвать некоторые проблемы в работе устройства, поскольку оно может вызвать короткое замыкание при контакте с посторонними проводящими материалами.Кроме того, особого ухода требует графит, пропитанный такими материалами, как медь и вольфрам.
Мерсер объяснил, что человеческий глаз не может видеть графитовую пыль в очень малых концентрациях, но она все равно может вызывать раздражение, слезотечение и покраснение.Контакт с пылью может быть абразивным и слегка раздражающим, но ее впитывание маловероятно.Средневзвешенная по времени (TWA) норма воздействия графитовой пыли за 8 часов составляет 10 мг/м3, что является видимой концентрацией и никогда не появится в используемой системе пылеулавливания.
Чрезмерное воздействие графитовой пыли в течение длительного времени может привести к тому, что вдыхаемые частицы графита останутся в легких и бронхах.Это может привести к тяжелому хроническому пневмокониозу, называемому графитовой болезнью.Графитизация обычно связана с природным графитом, но в редких случаях - с синтетическим графитом.
Пыль, скапливающаяся на рабочем месте, легко воспламеняется и (в четвертой статье) Мерсер говорит, что при определенных условиях она может взорваться.Когда при возгорании возникает достаточная концентрация мелких частиц, взвешенных в воздухе, возникает пылевой пожар и дефлаграция.Если пыль рассеяна в большом количестве или находится в закрытом помещении, вероятность взрыва возрастает.Контроль любого вида опасных элементов (топлива, кислорода, воспламенения, диффузии или ограничения) может значительно снизить вероятность взрыва пыли.В большинстве случаев промышленность фокусируется на топливе, удаляя пыль из источника посредством вентиляции, но магазины должны учитывать все факторы для достижения максимальной безопасности.Оборудование пылеподавления также должно иметь взрывозащищенные отверстия или взрывозащищенные системы или устанавливаться в среде с дефицитом кислорода.
Компания Mercer определила два основных метода борьбы с графитовой пылью: высокоскоростные воздушные системы с пылесборниками, которые могут быть стационарными или переносными в зависимости от применения, и влажные системы, которые насыщают жидкостью область вокруг фрезы.
Цехи, которые занимаются незначительной обработкой графита, могут использовать портативное устройство с высокоэффективным воздушным фильтром твердых частиц (HEPA), которое можно перемещать между машинами.Однако цехам, перерабатывающим большие объемы графита, обычно следует использовать стационарную систему.Минимальная скорость воздуха для улавливания пыли составляет 500 футов в минуту, а скорость в воздуховоде увеличивается как минимум до 2000 футов в секунду.
Влажные системы подвергаются риску «затекания» (всасывания) жидкости в материал электрода для смывания пыли.Если не удалить жидкость перед помещением электрода в электроэрозионный станок, это может привести к загрязнению диэлектрического масла.Операторам следует использовать растворы на водной основе, поскольку эти растворы менее склонны к поглощению нефти, чем растворы на масляной основе.Сушка электрода перед применением электроэрозионной обработки обычно предполагает помещение материала в конвекционную печь примерно на час при температуре немного выше точки испарения раствора.Температура не должна превышать 400 градусов, так как это приведет к окислению и коррозии материала.Операторам также не следует использовать сжатый воздух для сушки электрода, поскольку давление воздуха только заставит жидкость глубже проникнуть в структуру электрода.
Princeton Tool надеется расширить портфель своей продукции, усилить свое влияние на Западном побережье и стать более сильным поставщиком в целом.Для одновременного достижения этих трех целей приобретение еще одного механообрабатывающего цеха стало лучшим выбором.
Устройство электроэрозионной обработки проволоки вращает горизонтально направляемую электродную проволоку по оси E, управляемой ЧПУ, обеспечивая цеху зазор между заготовками и гибкость для производства сложных и высокоточных инструментов PCD.
Время публикации: 26 сентября 2021 г.