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石墨EDM设备获得最佳性能的关键-【新闻】控制盒

发布时间:2021-04-20 12:42:45 阅读: 来源:夯管锤厂家

石墨:EDM设备获得最佳性能的关键

石墨是今日美国大多数EDM电极生产所选用的材料。如果不懂石墨牌号之间的差别,要为某特定应用选择最佳牌号的石墨是困难的。取决于所选的石墨牌号和应用场合,石墨是在设备上获取期望结果的关键因素或制约因素。

很多厂商提供了范围很广的牌号供选用。每个制造商使用不同的处理技术、原材料和工艺控制,这意味着成品有相当大的差别。每个制造商的牌号针对特定类型的应用场合提供最优性能而进行设计。为了帮助进行材料选择,每个制造商刊印关于他们生产的材料的技术说明书,但是没有标准的试验方法。

材料的性能和能力信息有多种表现形式。某些石墨制造商通过提供能

帮助进行牌号推荐或应用支持来解决问题的应用专家来提供技术支持。

一些制造商提供产品的详细信息和性能特征。还有一些制造商提供包

括石墨技术在内的EDM培训。

既然任何牌号的石墨外观上都比较相似,所以外观不是选择标准的一部分。每个牌号应该通过其物理特性进行选择。为了使这个过程更容易,各种牌号的石墨根据颗粒平均尺寸的不同被分成六个级别。六个级别里仅有四种适合于用作EDM电极。不同的牌号如何进行分级揭示了它们内在的性能。

石墨材料的进展

石墨材料行业正坚持不懈地争取生产出更高质量的材料牌号。石墨材料与EDM行业的其它领域齐头并进,但是发展速度不太引人注目。进步体现在石墨材料的微观结构上,而这正是性能的关键所在。

颗粒尺寸超过222微米的粗颗粒石墨材料已经不再适合做电极材料了。在十年之前,颗粒尺寸介于22-222微米之间的中等颗粒石墨材料用作EDM材料已经几乎在市场上消失了。几年之前许多被分在细颗粒级的低端牌号也已经消失。超细颗粒级的材料保持稳定。这些材料的某些制造商允许他们生产的石墨材料在售出时使用工厂标号,这会对最终用户造成混乱。当厂商改变工厂标号的名称但仍使用相同的材料或改变了材料却保持相同的工厂标号名称,这些都会造成混乱。相同牌号的材料也许会被提供很多工厂标号名称。

超微细级的材料是大多数实际研发的目标。许多塑料消费类产品要求模具的细节清晰且光洁,使用超微细材料能容易地达到要求。这个级别的材料制造非常困难。成本也高。甚至批与批之间、年与年之间难以生产出材质一致的材料。

很少有材料牌号属于超微微细级。为了控制石墨的一致性,这些牌号的材料是小批量供应的。这些牌号的材料生产成本最高而且用途有限。通常,它们用于雕刻精细的电极和小电极,当型腔的抛光不可行时不使用粉末添加剂就能加工出非常好的表面粗糙度。

汽车工业应用-轿车的前散热器罩。这个大型的型腔应用将得益于使用颗

粒尺寸 < 22 微米级的石墨来减少电极上的磨损

随着EDM应用的改变,低端的石墨牌号正慢慢地从市场上消失。没有复杂细节的大型型腔模和锻模可通过高速铣削被容易地加工出来,因而减少了对细颗粒级材料牌号的需求。同时复杂细节的型腔加工要求石墨的颗粒尺寸小、微观结构一致和强度高,以便加工这些复杂、小尺寸的型腔。

同级别内的材料牌号

每种石墨牌号的物理特性决定了它在该级别内的等级。影响性能的特性是颗粒尺寸、抗弯强度和肖氏硬度。这些特性和微观结构的金相照片加在一起就是预测石墨性能的最佳工具。

任何级别内的最佳石墨材料具有紧密分布的、尺寸变化小的颗粒。归因于EDM工艺的热能特性,这种一致的材料耐磨性好。颗粒尺寸通常是指平均尺寸。当颗粒尺寸的帆布范围跨度小时,材料的微观结构变得更一致,孔隙率减少。石墨的孔隙率是指颗粒之间的边界。颗粒通过化学或机械方法被粘合在一起,而这个系统的失效是指在EDM加工时颗粒释放到放电间隙里去。如果材料的颗粒尺寸小且一致又紧密分布,电极的腐蚀最小。颗粒尺寸与材料所能加工得到的最小表面粗糙度有关。既然电极在型腔里再现其结构,使用颗粒大且微观结构不一致的石墨材料牌号不可能得到良好的表面粗糙度。

石墨材料牌号的微观结构通常是决定EDM性能表现的制约因素。不一致的微观结构具有范围很宽的颗粒和孔隙的尺寸,会具有由于不均匀混合引起的大面积孔隙率的软质点和/或硬质点聚结。硬质点也可由材料的开口孔隙率间距之间的浸渗引起并改造材料,使得颗粒和浸渗区域得到不同的硬度值。既然肉眼看不到微观结构,就没有办法在加工处理之前去检测这些问题。辨别加工问题的原因需涉及破坏性试验和金相照片的检查。

航空工业应用-这种类型应用的理想石墨材料具有高23,222 psi的抗弯强度、

颗粒尺寸小到< 5 微米和微观结构一致。

石墨与高速加工

高速加工中心已经使得几乎任何牌号石墨的复杂细节加工成为可能,这个任务对于使用手动或CNC加工设备是不可能的。高速主轴以较小的切削载荷完成多次切削行程,使其在加工薄壁件时不施加压力。当在传统设备上加工薄壁件时,抗压或抗弯强度低的材料易于断裂或碎裂。同样这些材料在高速加工中心上加工时就没有问题。加工中心能加工几乎任何牌号石墨的复杂细节的能力意味着对于EDM机床,如果不使用适合应用场合的石墨材料,加工型腔也许会遇到麻烦。

具有不一致微观结构的石墨所产生的问题在高速加工中心上被报道得更多。石墨里的硬质点会引起刀具弯曲,导致电极尺寸超差。具有硬质点的材料在加工时更容易碎裂或折断。钻削时硬质点会使表面偏斜并且被加工的孔在入口处是直的,但在里面就偏了一个角度。

软质点通常由多孔的特性引起,它的存在会降低精度。这种材料不具备使刀具不弯曲所要求的强度。当碰到疏松的材料时,刀具通常会把材料拉出来。碎裂也是常见的。经常加工具有这种微观结构材料的工人知道降低进给量和速度,因而增加了加工时间。所有这些加工缺陷在CMM测量机上检查时都会被查出。如果不校正这些缺陷,它们都将被复制到型腔里去。

不像金属那样使用洛氏硬度计量硬度,石墨的硬度采用肖氏硬度。这两种计量系统没有相互对照的参考值。虽然硬度不影响EDM的性能表现,但它将影响材料的可加工性。肖氏硬度值为55到75之间的石墨材料,其切削加工性最好。

石墨与EDM加工性能

用EDM加工薄壁件是一项有难度的应用。电极的高速加工使得用不具备复制型腔细节能力的材料牌号来制造这些电极成为可能。适用于薄壁件理想的石墨牌号应该有高于22,222 psi的抗弯强度。具备这些性能的材料通常见于超微级别。如果没有合适的抗弯强度,薄壁电极会被冲压力折弯或在旋转运动时断裂。紧密分布的小颗粒石墨将比大颗粒且多孔的材料更能抵抗电极边角处的腐蚀。当用超细或细颗粒级材料制作的相同形状的电极在切削时可能破裂或折断时,用超微细级材料制成的薄壁电极能成功地加工完整的型腔。

型腔的表面粗糙度是电极表面的一个镜像;因此,大颗粒且多孔的材料将加工不出与颗粒/孔隙尺寸小的超微细级材料一样好的表面粗糙度。操作工可从控制菜单上要求某特定的表面粗糙度,并调节加工参数以获得那样的表面粗糙度。如果石墨牌号由于孔隙率或颗粒尺寸过大而本身不具备加工出要求的表面粗糙度的能力,在机床上再怎么加工也达不到期望的表面粗糙度。当使用正确牌号的石墨作电极时,就能获得期望的表面粗糙度。

当最优的石墨牌号没使用时,金属切除率的降低也是一个问题。因为机床的传感器监控放电间隙并在必要时调节加工参数以维持稳定的切削。放电间隙里的颗粒过大将引起运动机构的回缩并在切削恢复时慢慢地前进。当放电间隙里的颗粒过大,它会导致电极磨损太高。

运营的成本

石墨的选择是使你车间里的设备获得最佳性能的关键。设备不能比石墨材料的质量所允许的运行速度更高。具有一致微观结构的超微细石墨易于成为允许使用更高参数的高性能材料。使用这些高性能材料能缩减每个工序的加工时间并消除石墨电极过量磨损、机床速度低或油槽失效引起的浪费。懂得针对某一应用所选石墨牌号的能力是提高EDM性能的关键。

更多信息请联络Poco Graphite Inc.公司 的EDM 应用专家Jerry Mercer,电话393-4252 或e-mail:jmercer@poco.com。照片鸣谢Poco Graphite公司。

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