Đặc tính 1.EDM của vật liệu than chì.
1.1.Tốc độ gia công phóng điện.
Than chì là vật liệu phi kim loại có nhiệt độ nóng chảy rất cao là 3.650 ° C, trong khi đồng có nhiệt độ nóng chảy là 1.083 ° C nên điện cực than chì có thể chịu được các điều kiện cài đặt dòng điện lớn hơn.
Khi diện tích phóng điện và quy mô kích thước điện cực lớn hơn, lợi thế của việc gia công thô vật liệu than chì hiệu quả cao sẽ rõ ràng hơn.
Độ dẫn nhiệt của than chì bằng 1/3 so với đồng và nhiệt sinh ra trong quá trình phóng điện có thể được sử dụng để loại bỏ vật liệu kim loại hiệu quả hơn. Do đó, hiệu suất xử lý của than chì cao hơn điện cực đồng trong quá trình xử lý vừa và mịn.
Theo kinh nghiệm xử lý, tốc độ xử lý phóng điện của điện cực than chì nhanh hơn 1,5 ~ 2 lần so với điện cực đồng trong điều kiện sử dụng chính xác.
1.2.Tiêu thụ điện cực.
Điện cực than chì có đặc tính có thể chịu được các điều kiện dòng điện cao, ngoài ra, trong điều kiện cài đặt gia công thô thích hợp, bao gồm cả phôi thép carbon được tạo ra trong quá trình gia công loại bỏ hàm lượng và chất lỏng làm việc ở nhiệt độ cao phân hủy các hạt carbon, hiệu ứng phân cực, dưới Với hoạt động loại bỏ một phần hàm lượng, các hạt carbon sẽ bám vào bề mặt điện cực để tạo thành một lớp bảo vệ, đảm bảo điện cực than chì bị tổn thất nhỏ khi gia công thô, thậm chí là “không lãng phí”.
Sự mất điện cực chính trong EDM xuất phát từ gia công thô. Mặc dù tỷ lệ tổn thất cao trong điều kiện thiết lập hoàn thiện, nhưng tổn thất tổng thể cũng thấp do lượng dư gia công nhỏ dành riêng cho các bộ phận.
Nhìn chung, tổn thất điện cực than chì ít hơn điện cực đồng khi gia công thô dòng điện lớn và nhiều hơn một chút so với điện cực đồng khi gia công tinh. Sự mất điện cực của điện cực than chì cũng tương tự.
1.3.Chất lượng bề mặt.
Đường kính hạt của vật liệu than chì ảnh hưởng trực tiếp đến độ nhám bề mặt của EDM. Đường kính càng nhỏ thì độ nhám bề mặt càng thấp.
Cách đây vài năm sử dụng hạt phi 5 micron trong vật liệu than chì, bề mặt tốt nhất chỉ có thể đạt được VDI18 edm (Ra0,8 micron), ngày nay đường kính hạt của vật liệu than chì đã có thể đạt được trong vòng 3 micron phi, bề mặt tốt nhất có thể đạt được VDI12 edm ổn định (Ra0,4 mu m) hoặc mức độ phức tạp hơn, nhưng điện cực than chì để phản chiếu edm.
Vật liệu đồng có điện trở suất thấp và cấu trúc nhỏ gọn, có thể được xử lý ổn định trong các điều kiện khó khăn. Độ nhám bề mặt có thể nhỏ hơn Ra0,1 m và có thể được xử lý bằng gương.
Vì vậy, nếu gia công phóng điện theo đuổi bề mặt cực mịn thì sử dụng vật liệu đồng làm điện cực sẽ phù hợp hơn, đây là ưu điểm chính của điện cực đồng so với điện cực than chì.
Nhưng điện cực đồng trong điều kiện đặt dòng điện lớn, bề mặt điện cực dễ trở nên nhám, thậm chí xuất hiện vết nứt và vật liệu than chì sẽ không gặp phải vấn đề này, yêu cầu độ nhám bề mặt đối với VDI26 (Ra2.0 micron) về xử lý khuôn, sử dụng một điện cực than chì có thể được thực hiện từ xử lý thô đến xử lý tinh, nhận ra hiệu ứng bề mặt đồng đều, các khuyết tật bề mặt.
Ngoài ra, do cấu trúc của than chì và đồng khác nhau nên điểm ăn mòn phóng điện bề mặt của điện cực than chì đều đặn hơn so với điện cực đồng. Do đó, khi xử lý cùng độ nhám bề mặt của VDI20 trở lên, độ chi tiết bề mặt của phôi được xử lý bằng điện cực than chì sẽ khác biệt hơn và hiệu ứng bề mặt hạt này tốt hơn hiệu ứng bề mặt phóng điện của điện cực đồng.
1.4.Độ chính xác gia công.
Hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu than chì nhỏ, hệ số giãn nở nhiệt của vật liệu đồng gấp 4 lần so với vật liệu than chì, do đó trong quá trình xử lý phóng điện, điện cực than chì ít bị biến dạng hơn điện cực đồng, có thể ổn định hơn và độ chính xác xử lý đáng tin cậy.
Đặc biệt khi gia công sườn sâu và hẹp, nhiệt độ cao cục bộ làm cho điện cực đồng dễ bị uốn cong, còn điện cực than chì thì không.
Đối với điện cực đồng có tỷ lệ đường kính sâu lớn, cần bù một giá trị giãn nở nhiệt nhất định để điều chỉnh kích thước trong quá trình cài đặt gia công, trong khi không cần điện cực than chì.
1.5.Trọng lượng điện cực.
Vật liệu than chì ít đậm đặc hơn đồng và trọng lượng của điện cực than chì có cùng thể tích chỉ bằng 1/5 so với điện cực đồng.
Có thể thấy, việc sử dụng than chì rất phù hợp với điện cực có thể tích lớn, giúp giảm đáng kể tải trọng cho trục quay của máy công cụ EDM. Điện cực sẽ không gây bất tiện trong việc kẹp do trọng lượng lớn và sẽ tạo ra sự dịch chuyển lệch trong quá trình xử lý, v.v. Có thể thấy rằng việc sử dụng điện cực than chì trong gia công khuôn quy mô lớn có ý nghĩa rất lớn.
1.6.Khó khăn trong việc chế tạo điện cực.
Hiệu suất gia công của vật liệu than chì là tốt. Khả năng chống cắt chỉ bằng 1/4 so với đồng. Trong điều kiện xử lý chính xác, hiệu suất của điện cực than chì phay gấp 2 ~ 3 lần so với điện cực đồng.
Điện cực than chì dễ dàng làm sạch Góc và nó có thể được sử dụng để xử lý phôi cần được hoàn thiện bằng nhiều điện cực thành một điện cực duy nhất.
Cấu trúc hạt độc đáo của vật liệu than chì ngăn chặn các vệt xuất hiện sau khi mài và tạo hình điện cực, có thể đáp ứng trực tiếp các yêu cầu sử dụng khi các vệt không dễ dàng loại bỏ trong mô hình phức tạp, do đó loại bỏ quá trình đánh bóng thủ công điện cực và tránh hình dạng thay đổi và lỗi kích thước do đánh bóng.
Cần lưu ý rằng, do than chì tích tụ bụi nên khi phay than chì sẽ tạo ra nhiều bụi nên máy phay phải có phớt chặn và thiết bị hút bụi.
Nếu cần sử dụng edM để xử lý điện cực than chì, hiệu suất xử lý của nó không tốt bằng vật liệu đồng, tốc độ cắt chậm hơn khoảng 40% so với đồng.
1.7.Lắp đặt và sử dụng điện cực.
Vật liệu than chì có đặc tính liên kết tốt. Nó có thể được sử dụng để liên kết than chì với vật cố định bằng cách phay điện cực và phóng điện, điều này có thể tiết kiệm quy trình gia công lỗ vít trên vật liệu điện cực và tiết kiệm thời gian làm việc.
Chất liệu than chì tương đối giòn, đặc biệt là điện cực nhỏ, hẹp và dài, dễ bị gãy khi chịu tác động của ngoại lực trong quá trình sử dụng, nhưng có thể biết ngay rằng điện cực đã bị hỏng.
Nếu là điện cực đồng thì chỉ uốn cong chứ không bị gãy, rất nguy hiểm và khó phát hiện trong quá trình sử dụng, dễ dẫn đến phôi bị bong tróc.
1.8.Giá cả.
Vật liệu đồng là nguồn tài nguyên không tái tạo, xu hướng giá sẽ ngày càng đắt, trong khi giá vật liệu than chì có xu hướng ổn định.
Giá vật liệu đồng tăng cao trong những năm gần đây, các nhà sản xuất than chì lớn cải tiến quy trình sản xuất than chì tạo ra lợi thế cạnh tranh, hiện nay, với cùng một khối lượng, giá vật liệu điện cực than chì và giá vật liệu điện cực đồng là khá cao, nhưng than chì có thể đạt được hiệu quả xử lý cao hơn so với việc sử dụng điện cực đồng để tiết kiệm nhiều giờ làm việc, tương đương với việc trực tiếp giảm chi phí sản xuất.
Tóm lại, trong số 8 đặc tính edM của điện cực than chì, ưu điểm của nó rất rõ ràng: hiệu suất của điện cực phay và xử lý phóng điện tốt hơn đáng kể so với điện cực đồng; Điện cực lớn có trọng lượng nhỏ, ổn định kích thước tốt, điện cực mỏng không dễ biến dạng và kết cấu bề mặt tốt hơn điện cực đồng.
Nhược điểm của vật liệu than chì là không thích hợp cho quá trình phóng điện bề mặt mịn theo VDI12 (Ra0,4 m) và hiệu quả sử dụng edM để chế tạo điện cực thấp.
Tuy nhiên, từ quan điểm thực tế, một trong những lý do quan trọng ảnh hưởng đến việc thúc đẩy hiệu quả vật liệu than chì ở Trung Quốc là cần có máy xử lý than chì đặc biệt để phay điện cực, điều này đặt ra yêu cầu mới về thiết bị xử lý của các doanh nghiệp khuôn mẫu, một số doanh nghiệp nhỏ. có thể không có tình trạng này.
Nhìn chung, ưu điểm của điện cực than chì bao trùm phần lớn các trường hợp xử lý edM và đáng được phổ biến và ứng dụng, mang lại lợi ích lâu dài đáng kể. Sự thiếu hụt trong xử lý bề mặt mịn có thể được bù đắp bằng cách sử dụng các điện cực đồng.
2. Lựa chọn vật liệu điện cực than chì cho EDM
Đối với vật liệu than chì, chủ yếu có bốn chỉ số sau quyết định trực tiếp đến hiệu suất của vật liệu:
1) Đường kính hạt trung bình của vật liệu
Đường kính hạt trung bình của vật liệu ảnh hưởng trực tiếp đến trạng thái phóng điện của vật liệu.
Hạt vật liệu than chì trung bình càng nhỏ thì độ phóng điện càng đồng đều, điều kiện phóng điện càng ổn định, chất lượng bề mặt càng tốt và tổn thất càng ít.
Kích thước hạt trung bình càng lớn thì tốc độ loại bỏ càng tốt khi gia công thô, nhưng hiệu quả bề mặt của quá trình hoàn thiện kém và tổn thất điện cực lớn.
2) Độ bền uốn của vật liệu
Độ bền uốn của vật liệu là sự phản ánh trực tiếp độ bền của nó, cho thấy độ kín của cấu trúc bên trong của nó.
Vật liệu có độ bền cao có hiệu suất chống phóng điện tương đối tốt. Đối với điện cực có độ chính xác cao, nên chọn vật liệu có độ bền tốt càng nhiều càng tốt.
3) Độ cứng bờ của vật liệu
Than chì cứng hơn vật liệu kim loại và độ hao hụt của dụng cụ cắt lớn hơn so với kim loại cắt.
Đồng thời, độ cứng cao của vật liệu than chì trong việc kiểm soát tổn thất phóng điện sẽ tốt hơn.
4) Điện trở suất vốn có của vật liệu
Tốc độ phóng điện của vật liệu than chì có điện trở suất cao sẽ chậm hơn vật liệu có điện trở suất thấp.
Điện trở suất vốn có càng cao thì tổn thất điện cực càng nhỏ, nhưng điện trở suất vốn có càng cao thì độ ổn định của quá trình phóng điện sẽ bị ảnh hưởng.
Hiện nay, có rất nhiều loại than chì khác nhau được cung cấp từ các nhà cung cấp than chì hàng đầu thế giới.
Nói chung, theo đường kính hạt trung bình của vật liệu than chì được phân loại, đường kính hạt 4 m được xác định là than chì mịn, các hạt trong 5 ~ 10 m được xác định là than chì trung bình, các hạt có kích thước 10 m trở lên được xác định là than chì thô.
Đường kính hạt càng nhỏ thì vật liệu càng đắt tiền thì vật liệu than chì càng phù hợp để lựa chọn theo yêu cầu và giá thành của EDM.
3.Chế tạo điện cực than chì
Điện cực than chì chủ yếu được chế tạo bằng phương pháp phay.
Từ quan điểm của công nghệ xử lý, than chì và đồng là hai vật liệu khác nhau và cần nắm vững các đặc tính cắt khác nhau của chúng.
Nếu điện cực than chì được xử lý bằng quy trình điện cực đồng, chắc chắn sẽ xảy ra các vấn đề, chẳng hạn như tấm bị gãy thường xuyên, đòi hỏi phải sử dụng các dụng cụ cắt và thông số cắt thích hợp.
Gia công điện cực than chì hơn độ mòn của dụng cụ điện cực đồng, xét về mặt kinh tế, việc lựa chọn công cụ cacbua là tiết kiệm nhất, chọn công cụ phủ kim cương (gọi là dao than chì) đắt hơn, nhưng công cụ phủ kim cương có tuổi thọ cao, độ chính xác xử lý cao, lợi ích kinh tế tổng thể là tốt.
Kích thước của Góc trước của dụng cụ cũng ảnh hưởng đến tuổi thọ sử dụng của dụng cụ, Góc trước 0° của dụng cụ sẽ cao hơn tới 50% so với Góc trước 15° của tuổi thọ sử dụng của dụng cụ, độ ổn định khi cắt cũng tốt hơn, nhưng Góc càng lớn thì bề mặt gia công càng tốt, việc sử dụng Góc 15° của dụng cụ có thể đạt được bề mặt gia công tốt nhất.
Tốc độ cắt trong gia công có thể được điều chỉnh theo hình dạng của điện cực, thường là 10m/phút, tương tự như gia công nhôm hoặc nhựa, dụng cụ cắt có thể bật và tắt trực tiếp phôi trong gia công thô và hiện tượng Góc Sự sụp đổ và phân mảnh rất dễ xảy ra trong quá trình gia công tinh, và phương pháp di chuyển nhanh bằng dao nhẹ thường được áp dụng.
Điện cực than chì trong quá trình cắt sẽ tạo ra nhiều bụi, để tránh trục vít và trục vít của máy hít vào các hạt than chì, hiện nay có hai giải pháp chính, một là sử dụng máy xử lý than chì đặc biệt, hai là sử dụng trung tâm xử lý thông thường tân trang lại, được trang bị một thiết bị thu gom bụi đặc biệt.
Máy phay than chì tốc độ cao đặc biệt trên thị trường có hiệu suất phay cao và có thể dễ dàng hoàn thành việc sản xuất các điện cực phức tạp với độ chính xác cao và chất lượng bề mặt tốt.
Nếu cần EDM để chế tạo điện cực than chì, nên sử dụng vật liệu than chì mịn có đường kính hạt nhỏ hơn.
Hiệu suất gia công của than chì kém, đường kính hạt càng nhỏ thì hiệu quả cắt càng cao và có thể tránh được các vấn đề bất thường như đứt dây thường xuyên và rìa bề mặt.
Thông số 4.EDM của điện cực than chì
Việc lựa chọn thông số EDM của than chì và đồng khá khác nhau.
Các thông số của EDM chủ yếu bao gồm dòng điện, độ rộng xung, khoảng cách xung và độ phân cực.
Phần sau đây mô tả cơ sở cho việc sử dụng hợp lý các thông số chính này.
Mật độ dòng điện của điện cực than chì thường là 10 ~ 12 A/cm2, lớn hơn nhiều so với điện cực đồng. Do đó, trong phạm vi dòng điện cho phép ở khu vực tương ứng, dòng điện được chọn càng lớn thì tốc độ xử lý phóng điện than chì sẽ càng nhanh, tổn thất điện cực càng nhỏ nhưng độ nhám bề mặt sẽ dày hơn.
Độ rộng xung càng lớn thì tổn hao điện cực càng thấp.
Tuy nhiên, độ rộng xung lớn hơn sẽ khiến độ ổn định xử lý kém hơn, tốc độ xử lý chậm hơn và bề mặt nhám hơn.
Để đảm bảo tổn thất điện cực thấp trong quá trình gia công thô, độ rộng xung tương đối lớn thường được sử dụng, điều này có thể nhận ra hiệu quả tổn thất điện cực thấp của điện cực than chì khi giá trị nằm trong khoảng từ 100 đến 300 US.
Để có được bề mặt mịn và hiệu ứng phóng điện ổn định, nên chọn độ rộng xung nhỏ hơn.
Nhìn chung, độ rộng xung của điện cực than chì nhỏ hơn khoảng 40% so với điện cực đồng.
Khoảng cách xung chủ yếu ảnh hưởng đến tốc độ gia công xả và độ ổn định gia công. Giá trị càng lớn thì độ ổn định gia công càng tốt, điều này rất hữu ích để đạt được độ đồng đều bề mặt tốt hơn, nhưng tốc độ gia công sẽ giảm.
Trong điều kiện đảm bảo độ ổn định xử lý, có thể đạt được hiệu quả xử lý cao hơn bằng cách chọn khoảng cách xung nhỏ hơn, nhưng khi trạng thái phóng điện không ổn định, có thể đạt được hiệu quả xử lý cao hơn bằng cách chọn khoảng cách xung lớn hơn.
Trong gia công phóng điện điện cực than chì, khe hở xung và độ rộng xung thường được đặt ở mức 1:1, trong khi khi gia công điện cực đồng, khe hở xung và độ rộng xung thường được đặt ở mức 1:3.
Trong quá trình xử lý than chì ổn định, tỷ lệ khớp giữa khoảng cách xung và độ rộng xung có thể được điều chỉnh thành 2:3.
Trong trường hợp độ hở xung nhỏ, việc tạo thành một lớp phủ trên bề mặt điện cực sẽ có lợi, giúp giảm tổn thất điện cực.
Việc lựa chọn phân cực của điện cực than chì trong EDM về cơ bản giống như điện cực đồng.
Theo hiệu ứng phân cực của EDM, gia công phân cực dương thường được sử dụng khi gia công thép khuôn, nghĩa là điện cực được nối với cực dương của nguồn điện và phôi được nối với cực âm của nguồn điện.
Sử dụng dòng điện và độ rộng xung lớn, việc chọn gia công phân cực dương có thể đạt được mức tổn thất điện cực cực thấp. Nếu phân cực sai, tổn thất điện cực sẽ rất lớn.
Chỉ khi bề mặt được yêu cầu xử lý tinh nhỏ hơn VDI18 (Ra0,8 m) và độ rộng xung rất nhỏ thì xử lý phân cực âm mới được sử dụng để thu được chất lượng bề mặt tốt hơn nhưng tổn thất điện cực lớn.
Giờ đây, máy công cụ CNC edM đã được trang bị các thông số gia công xả than chì.
Việc sử dụng các thông số điện rất thông minh và có thể được tạo ra tự động bởi hệ thống chuyên gia của máy công cụ.
Nói chung, máy có thể định cấu hình các tham số xử lý được tối ưu hóa bằng cách chọn cặp vật liệu, loại ứng dụng, giá trị độ nhám bề mặt và nhập vùng xử lý, độ sâu xử lý, tỷ lệ kích thước điện cực, v.v. Trong quá trình lập trình.
Đặt cho điện cực than chì của thư viện máy công cụ edm có các thông số xử lý phong phú, loại vật liệu có thể chọn trong than chì thô, than chì, than chì tương ứng với nhiều loại vật liệu phôi, để chia nhỏ loại ứng dụng cho tiêu chuẩn, rãnh sâu, đầu nhọn, lớn diện tích, khoang lớn, chẳng hạn như mịn, cũng mang lại tổn thất thấp, tiêu chuẩn, hiệu quả cao, v.v., được nhiều loại lựa chọn ưu tiên xử lý.
5.Kết luận
Vật liệu điện cực than chì mới có giá trị được phổ biến rộng rãi và những ưu điểm của nó sẽ dần được ngành sản xuất khuôn mẫu trong nước công nhận và chấp nhận.
Việc lựa chọn đúng vật liệu điện cực than chì và cải tiến các liên kết công nghệ liên quan sẽ mang lại hiệu quả cao, chất lượng cao và lợi ích chi phí thấp cho các doanh nghiệp sản xuất khuôn mẫu
Thời gian đăng: Dec-04-2020