1. EDM einkenni grafítefna.
1.1. Hraði útblástursvinnslu.
Grafít er ómálmkennt efni með mjög hátt bræðslumark upp á 3.650°C, en kopar hefur bræðslumark upp á 1.083°C, þannig að grafít rafskautið þolir hærri straumstillingarskilyrði.
Þegar útskriftarsvæðið og stærð rafskautsins eru stærri eru kostirnir við hágæða grófvinnslu á grafítefni augljósari.
Varmaleiðni grafíts er 1/3 af varmaleiðni kopars og varminn sem myndast við útskriftarferlið er hægt að nota til að fjarlægja málmefni á skilvirkari hátt. Þess vegna er vinnsluhagkvæmni grafíts hærri en koparrafskauts í miðlungs og fínni vinnslu.
Samkvæmt vinnslureynslu er útskriftarhraði grafítrafskauts 1,5 til 2 sinnum hraðari en koparrafskauts við réttar notkunarskilyrði.
1.2. Rafskautanotkun.
Grafít rafskaut hefur þann eiginleika að það þolir hástraumsskilyrði, auk þess sem það, við viðeigandi grófvinnslustillingu, getur vinnslustykki úr kolefnisstáli myndast við vinnslu þar sem innihald og vinnsluvökvi eru fjarlægðir við háan hita og kolefnisagnir verða fyrir skautunaráhrifum. Við aðskilnað innihalds munu kolefnisagnir festast við yfirborð rafskautsins og mynda verndandi lag, sem tryggir lítið tap á grafít rafskautinu við grófvinnslu eða jafnvel „núll úrgangur“.
Helsta rafskautstapið í rafskautsvírun stafar af grófri vinnslu. Þótt tapið sé hátt við frágangsaðstæður, er heildartapið einnig lágt vegna þess hve lítið vinnslurými er frátekið fyrir hluta.
Almennt er tap grafítrafskautsins minna en tap koparrafskautsins við grófvinnslu með miklum straumi og örlítið meira en tap koparrafskautsins við frágangsvinnslu. Tap grafítrafskautsins er svipað.
1.3. Yfirborðsgæði.
Þvermál agna í grafítefni hefur bein áhrif á yfirborðsgrófleika rafstáls. Því minni sem þvermálið er, því minni yfirborðsgrófleika er hægt að ná.
Fyrir nokkrum árum, þegar grafítefni var notað með phi-agnir með þvermál 5 míkron, náði besta yfirborðið aðeins VDI18 edm (Ra0,8 míkron). Nú á dögum hefur kornaþvermál grafítefna náð innan við 3 míkron af phi-gildinu. Besta yfirborðið getur náð stöðugu VDI12 edm (Ra0,4 míkron) eða flóknara stigi, en grafítrafskautið er notað til að spegla edm-gildi.
Koparefnið hefur lágt viðnám og þétta uppbyggingu og er hægt að vinna það stöðugt við erfiðar aðstæður. Yfirborðsgrófleikinn getur verið minni en Ra0,1 m og hægt er að spegla það.
Þannig, ef útskriftarvinnslan sækist eftir mjög fínu yfirborði, er hentugra að nota koparefni sem rafskaut, sem er helsti kosturinn við koparrafskaut fram yfir grafítrafskaut.
En við mikla straumstillingu koparrafskauts er auðvelt að hrjúfa yfirborð rafskautsins og jafnvel sprunga, og grafítefni eiga ekki við þetta vandamál að stríða. Kröfur um yfirborðshrjúfleika VDI26 (Ra2.0 míkron) eru uppfylltar við mótvinnslu. Hægt er að nota grafítrafskaut frá grófri til fínlegri vinnslu, sem tryggir einsleita yfirborðsáhrif og yfirborðsgalla.
Þar að auki, vegna mismunandi uppbyggingar grafíts og kopars, er tæringarpunktur yfirborðsútblásturs grafítrafskautsins reglulegari en koparrafskautsins. Þess vegna, þegar unnið er með sama yfirborðsgrófleika, VDI20 eða hærri, er yfirborðskornun vinnustykkisins sem unnið er með grafítrafskautinu greinilegri og þessi kornáhrif yfirborðsins eru betri en útblástursáhrif koparrafskautsins.
1.4. Nákvæmni vinnslu.
Varmaþenslustuðull grafíts er lítill og kopar er fjórum sinnum stærri en grafít, þannig að grafít rafskautið er minna viðkvæmt fyrir aflögun við útskrift en kopar, sem getur náð stöðugri og áreiðanlegri vinnslunákvæmni.
Sérstaklega þegar djúpar og mjóar rifjur eru unnar, veldur háhiti á staðnum því að koparrafskaut beygist auðveldlega, en grafítrafskaut gerir það ekki.
Fyrir koparrafskaut með stórt hlutfall dýptar og þvermáls ætti að bæta upp ákveðið varmaþenslugildi til að leiðrétta stærðina við vinnslu og stillingu, en grafítrafskaut er ekki nauðsynlegt.
1.5. Þyngd rafskauts.
Grafítefnið er minna þétt en kopar og þyngd grafítrafskautsins af sama rúmmáli er aðeins 1/5 af þyngd koparrafskautsins.
Það má sjá að notkun grafíts hentar mjög vel fyrir stórar rafskautar, sem dregur verulega úr álagi á spindil EDM-vélarinnar. Þyngd rafskautsins veldur ekki óþægindum við klemmuna og það veldur sveigju í vinnslunni o.s.frv. Það má sjá að það er mjög mikilvægt að nota grafítrafskaut í stórfelldri mótvinnslu.
1.6. Erfiðleikar við framleiðslu rafskauta.
Vinnslugeta grafítefnis er góð. Skurðþolið er aðeins 1/4 af kopar. Við réttar vinnsluaðstæður er skilvirkni malunar grafítrafskautsins 2~3 sinnum meiri en koparrafskautsins.
Grafít rafskaut er auðvelt að hreinsa í horni og það er hægt að nota til að vinna vinnustykkið sem á að klára með mörgum rafskautum í eina rafskaut.
Einstök agnabygging grafítefnisins kemur í veg fyrir að rispur myndist eftir malun og mótun rafskautsins, sem getur uppfyllt notkunarkröfur beint þegar rispurnar eru ekki auðveldlega fjarlægðar í flóknum módelum, og þannig útrýmt handvirkri pússun rafskautsins og forðast lögunarbreytingar og stærðarvillur af völdum pússunar.
Það skal tekið fram að þar sem grafít safnast fyrir í ryki mun mikið ryk myndast við fræsingu grafíts, þannig að fræsivélin verður að vera með þéttibúnað og ryksöfnunarbúnað.
Ef nauðsynlegt er að nota edM til að vinna grafít rafskaut, þá er vinnslugeta þess ekki eins góð og koparefni, og skurðarhraðinn er um 40% hægari en kopar.
1.7. Uppsetning og notkun rafskauts.
Grafítefni hefur góða límingareiginleika. Það er hægt að nota til að líma grafít við festingar með því að fræsa rafskautið og losa það, sem getur sparað vinnsluferlið við að bora skrúfugöt á rafskautsefninu og sparað vinnutíma.
Grafítefnið er tiltölulega brothætt, sérstaklega litlar, mjóar og langar rafskautar, sem auðvelt er að brjóta þegar þær verða fyrir utanaðkomandi þrýstingi við notkun, en það er hægt að vita strax að rafskautið hefur skemmst.
Ef um koparrafskaut er að ræða, þá beygist það aðeins en brotnar ekki, sem er mjög hættulegt og erfitt að finna við notkun og það leiðir auðveldlega til þess að vinnustykkið brotnar.
1.8.Verð.
Koparefni er óendurnýjanleg auðlind, verðþróunin mun verða sífellt dýrari, en verð á grafítefni hefur tilhneigingu til að stöðugast.
Verð á koparefni hefur hækkað á undanförnum árum og helstu framleiðendur grafíts hafa bætt framleiðsluferlið sitt og skapað sér samkeppnisforskot. Nú, með sama magni og verð á grafítefni, er verð á koparefni nokkuð hátt. En grafítvinnslu er skilvirkari en koparefni, sem sparar mikinn vinnutíma og dregur beint úr framleiðslukostnaði.
Í stuttu máli eru kostir grafítrafskautsins, meðal þeirra 8 edM eiginleika sem það hefur, augljósir: skilvirkni malunar og útskriftar er verulega betri en koparrafskautsins; stór rafskaut hefur léttan þyngd, góðan víddarstöðugleika, þunn rafskaut er ekki auðvelt að afmynda og yfirborðsáferðin er betri en koparrafskautsins.
Ókosturinn við grafítefni er að það hentar ekki til fínvinnslu á yfirborðsútblástur undir VDI12 (Ra0,4 m) og skilvirkni þess að nota edM til að búa til rafskaut er lítil.
Hins vegar, frá hagnýtu sjónarmiði, er ein mikilvægasta ástæðan fyrir því að grafítefni eru vel kynnt í Kína sú að þörf er á sérstökum grafítvinnsluvélum til að mala rafskaut, sem setur fram nýjar kröfur um vinnslubúnað fyrir moldfyrirtæki, en sum lítil fyrirtæki kunna ekki að uppfylla þetta skilyrði.
Almennt séð ná kostir grafítrafskauta yfir langflest tilvik vinnslu á rafskautsefni (EDM) og eru þess virði að kynna og nota, með töluverðum langtímaávinningi. Ókosturinn við fína yfirborðsvinnslu er hægt að bæta upp með notkun koparrafskauta.
2. Val á grafít rafskautsefnum fyrir rafstuðningssveiflu
Fyrir grafítefni eru aðallega eftirfarandi fjórir vísar sem ákvarða beint afköst efnanna:
1) Meðalþvermál agna efnisins
Meðalþvermál agna efnisins hefur bein áhrif á útblástursástand efnisins.
Því minni sem meðalagn grafítefnisins er, því jafnari er útskriftin, því stöðugri eru útskriftarskilyrðin, því betri eru yfirborðsgæðin og því minna er tapið.
Því stærri sem meðalagnastærðin er, því betri er hægt að fá hreinsunarhraða við grófa vinnslu, en yfirborðsáhrif frágangsins eru léleg og rafskautstapið er mikið.
2) Beygjustyrkur efnisins
Beygjustyrkur efnis endurspeglar beint styrk þess og gefur til kynna þéttleika innri uppbyggingar þess.
Efnið með mikinn styrk hefur tiltölulega góða útblástursþol. Fyrir rafskaut með mikilli nákvæmni ætti að velja efni með góðum styrk eins mikið og mögulegt er.
3) Hörku efnisins við ströndina
Grafít er harðara en málmefni og tap skurðarverkfærisins er meira en tap skurðarmálmsins.
Á sama tíma er mikil hörku grafítefnisins betri í stjórnun á útblásturstapi.
4) Innbyggð viðnám efnisins
Útskriftarhraði grafítefnis með mikla innbyggða viðnám verður hægari en þess sem er með litla viðnám.
Því hærri sem eðlisfræðilega viðnámið er, því minna er rafskautstapið, en því hærri sem eðlisfræðilega viðnámið er, því meiri verður stöðugleiki útskriftarinnar.
Eins og er eru margar mismunandi gerðir af grafíti fáanlegar frá leiðandi grafítbirgjum heims.
Almennt, samkvæmt meðalþvermáli agna í grafítefnum sem á að flokka, er agnaþvermál ≤ 4 m skilgreint sem fínt grafít, agnir í þvermál 5 ~ 10 m eru skilgreindar sem meðalstór grafít, og agnir í þvermál 10 m og þar að ofan eru skilgreindar sem gróft grafít.
Því minni sem agnaþvermálið er, því dýrara er efnið og því hentugra er að velja grafítefni í samræmi við kröfur og kostnað við rafstuðning.
3. Framleiðsla á grafít rafskauti
Grafít rafskautið er aðallega framleitt með fræsingu.
Frá sjónarhóli vinnslutækni eru grafít og kopar tvö ólík efni og það ætti að vera auðvelt að ná tökum á mismunandi skurðareiginleikum þeirra.
Ef grafít rafskautið er unnið með kopar rafskautsferlinu munu vandamál óhjákvæmilega koma upp, svo sem tíð brot á plötunni, sem krefst notkunar viðeigandi skurðarverkfæra og skurðarbreyta.
Vélræning grafítrafskauts er slitþolnari en koparrafskautsverkfæri. Hagkvæmara er að velja karbítverkfæri. Verðið er hærra, en endingartími demantshúðunarverkfærisins er lengri, nákvæmni vinnslunnar er mikil og heildarhagkvæmni þess er góð.
Stærð framhorns verkfærisins hefur einnig áhrif á endingartíma þess. 0° framhorn verkfærisins verður allt að 50% hærra en 15° framhorn verkfærisins og skurðstöðugleiki er einnig betri. En því stærra sem hornið er, því betra er vinnsluflöturinn. Með því að nota 15° horn verkfærisins er hægt að ná sem bestum vinnsluflötum.
Skurðhraða í vinnslu er hægt að stilla eftir lögun rafskautsins, venjulega 10m/mín., svipað og við vinnslu á áli eða plasti. Skurðtækið getur verið beint á og af vinnustykkinu í grófri vinnslu og fyrirbærið hornbrot og sundrun er auðvelt að eiga sér stað við frágangsvinnslu og því er oft beitt léttum hnífsgangi.
Grafít rafskautið framleiðir mikið ryk í skurðarferlinu. Til að koma í veg fyrir að grafít agnir andaðist inn í vélarsnælduna og skrúfuna eru tvær meginlausnir í boði. Önnur er að nota sérstaka grafítvinnsluvél og hin er að endurnýja hefðbundna vinnslustöð með sérstökum ryksöfnunarbúnaði.
Sérstök grafítfræsvél á markaðnum hefur mikla fræsingarhagkvæmni og getur auðveldlega lokið framleiðslu á flóknum rafskautum með mikilli nákvæmni og góðum yfirborðsgæðum.
Ef rafstuðningur er nauðsynlegur til að búa til grafít rafskaut er mælt með því að nota fínt grafítefni með minni agnaþvermál.
Vinnslugeta grafíts er léleg, því minni sem agnaþvermálið er, því meiri er skurðarhagkvæmnin og hægt er að forðast óeðlileg vandamál eins og tíð vírbrot og yfirborðsbrúnir.
4. EDM breytur grafít rafskauts
Val á EDM breytum fyrir grafít og kopar er nokkuð mismunandi.
Færibreytur rafstuðningsmælinga eru aðallega straumur, púlsbreidd, púlsbil og pólun.
Eftirfarandi lýsir grundvellinum fyrir skynsamlegri notkun þessara helstu breyta.
Straumþéttleiki grafítrafskautsins er almennt 10~12 A/cm2, sem er mun meiri en koparrafskautsins. Þess vegna, innan leyfilegs straumsviðs á viðkomandi svæði, því meiri sem straumurinn er valinn, því hraðari verður grafítútskriftarhraðinn og því minni verður rafskautstapið, en yfirborðsgrófleikinn þykkari.
Því stærri sem púlsbreiddin er, því minni verður rafskautstapið.
Hins vegar mun stærri púlsbreidd gera vinnslustöðugleikan verri, vinnsluhraðann hægari og yfirborðið hrjúfara.
Til að tryggja lítið rafskautstap við grófa vinnslu er venjulega notuð tiltölulega stór púlsbreidd, sem getur á áhrifaríkan hátt náð litlu tapi á grafít rafskauti þegar gildið er á milli 100 og 300 US.
Til að fá fínt yfirborð og stöðuga útblástursáhrif ætti að velja minni púlsbreidd.
Almennt er púlsbreidd grafítrafskauts um 40% minni en koparrafskauts.
Púlsbilið hefur aðallega áhrif á hraða útblástursvinnslunnar og stöðugleika vinnslunnar. Því hærra sem gildið er, því betri verður stöðugleiki vinnslunnar, sem er gagnlegt til að fá betri yfirborðsjöfnuði, en vinnsluhraðinn minnkar.
Með því skilyrði að vinnslustöðugleiki sé tryggður er hægt að ná meiri vinnsluhagkvæmni með því að velja minni púlsbil, en þegar útskriftarástandið er óstöðugt er hægt að ná meiri vinnsluhagkvæmni með því að velja stærra púlsbil.
Í vinnslu með grafít-rafskautsútskrift eru púlsbil og púlsbreidd venjulega stillt á 1:1, en í vinnslu með kopar-rafskautum eru púlsbil og púlsbreidd venjulega stillt á 1:3.
Við stöðuga grafítvinnslu er hægt að stilla samsvörunarhlutfallið milli púlsbils og púlsbreiddar í 2:3.
Ef púlsbilið er lítið er gott að mynda þekjulag á yfirborði rafskautsins, sem hjálpar til við að draga úr rafskautstapi.
Pólunarval grafítrafskauts í rafstuðningstækni er í grundvallaratriðum það sama og í koparrafskauti.
Samkvæmt pólunaráhrifum rafstálsvírs er jákvæð pólunarvinnsla venjulega notuð við vinnslu á deyjastáli, það er að segja, rafskautið er tengt við jákvæða pól aflgjafans og vinnustykkið er tengt við neikvæða pól aflgjafans.
Með því að nota stóran straum og púlsbreidd er hægt að ná mjög litlu rafskautstapi með því að velja jákvæða pólun. Ef pólunin er röng verður rafskautstapið mjög mikið.
Aðeins þegar þarf að fínpússa yfirborðið undir VDI18 (Ra0,8 m) og púlsbreiddin er mjög lítil, er neikvæð pólunarvinnsla notuð til að fá betri yfirborðsgæði, en rafskautstapið er mikið.
Nú eru CNC edM vélar búnar grafítútskriftarvinnslubreytum.
Notkun rafmagnsbreytna er snjöll og hægt er að búa þær til sjálfkrafa af sérfræðikerfi vélarinnar.
Almennt getur vélin stillt bestu vinnslubreyturnar með því að velja efnispar, gerð notkunar, yfirborðsgrófleikagildi og slá inn vinnslusvæði, vinnsludýpt, stærð rafskautsins o.s.frv. meðan á forritun stendur.
Fyrir grafít rafskaut í EDM vélbúnaðarbókasafninu eru ríkuleg vinnslufæribreytur. Hægt er að velja efnistegundina grófa grafít, grafít sem passar við fjölbreytt efni vinnustykkisins. Hægt er að skipta notkunartegundunum í hefðbundna grafítvinnslu, djúpa gróp, hvassa punkta, stór svæði og stór hola, og veita einnig lágt tap, hefðbundna vinnslu og mikla afköst.
5. Niðurstaða
Nýja grafít-rafskautsefnið er þess virði að kynna af krafti og kostir þess munu smám saman verða viðurkenndir og samþykktir af innlendum mótframleiðsluiðnaði.
Rétt val á grafít rafskautsefnum og umbætur á tengdum tæknilegum tengslum munu skila mikilli skilvirkni, hágæða og lágum kostnaði fyrir mygluframleiðslufyrirtæki.
Birtingartími: 4. des. 2020