1. Qrafit materiallarının EDM xüsusiyyətləri.
1.1. Boşaltma emalı sürəti.
Qrafit çox yüksək ərimə nöqtəsinə malik qeyri-metal materialdır və 3650°C, misin isə ərimə nöqtəsi 1083°C-dir, buna görə də qrafit elektrodu daha yüksək cərəyan qəbulu şərtlərinə davam gətirə bilir.
Boşaltma sahəsi və elektrod ölçüsünün miqyası daha böyük olduqda, qrafit materialının yüksək səmərəli kobud emalının üstünlükləri daha aydın olur.
Qrafitin istilik keçiriciliyi misin istilik keçiriciliyinin 1/3-dür və boşaltma prosesi zamanı yaranan istilik metal materialları daha effektiv şəkildə çıxarmaq üçün istifadə edilə bilər. Buna görə də, orta və incə emalda qrafitin emal səmərəliliyi mis elektrodunun emal səmərəliliyindən daha yüksəkdir.
Emal təcrübəsinə görə, düzgün istifadə şəraitində qrafit elektrodunun boşalma emal sürəti mis elektrodununkından 1,5-2 dəfə daha sürətlidir.
1.2. Elektrod sərfiyyatı.
Qrafit elektrodu yüksək cərəyan şəraitinə tab gətirə bilən xüsusiyyətə malikdir, əlavə olaraq, müvafiq kobudlaşdırma şəraitində, o cümlədən emal zamanı əmələ gələn karbon polad iş parçalarının tərkibindəki karbon hissəciklərinin çıxarılması və işçi mayesinin yüksək temperaturda parçalanması zamanı polyarlıq effekti, tərkibindəki qismən çıxarılma təsiri altında karbon hissəcikləri qoruyucu təbəqə yaratmaq üçün elektrod səthinə yapışacaq, kobud emalda kiçik itkilərin və ya hətta "sıfır tullantıların" olmasını təmin edəcək.
EDM-də əsas elektrod itkisi kobud emaldan qaynaqlanır. İşlənmənin hazırlanma şəraitində itki nisbəti yüksək olsa da, hissələr üçün ayrılmış kiçik emal ehtiyatı səbəbindən ümumi itki də azdır.
Ümumiyyətlə, böyük cərəyanlı kobud emalda qrafit elektrodunun itkisi mis elektrodunun itkisindən az, son emalda isə mis elektrodunun itkisindən bir qədər çoxdur. Qrafit elektrodunun elektrod itkisi də oxşardır.
1.3. Səth keyfiyyəti.
Qrafit materialının hissəcik diametri EDM-in səth pürüzlülüyünə birbaşa təsir göstərir. Diametr nə qədər kiçik olarsa, səth pürüzlülüyü bir o qədər aşağı olar.
Bir neçə il əvvəl 5 mikron diametrli pH hissəciklərindən istifadə edərək ən yaxşı səth yalnız VDI18 edm (Ra0.8 mikron) əldə edə bilirdisə, hazırda qrafit materiallarının dənə diametri 3 mikron pH daxilində əldə edilə bilir, ən yaxşı səth sabit VDI12 edm (Ra0.4 mum m) və ya daha mürəkkəb səviyyəyə çata bilirdi, lakin qrafit elektrodları güzgü edm-ə çevrilirdi.
Mis materialı aşağı müqavimətə və kompakt quruluşa malikdir və çətin şəraitdə stabil şəkildə emal edilə bilər. Səth pürüzlülüyü Ra0.1 m-dən az ola bilər və güzgü ilə emal edilə bilər.
Beləliklə, boşaltma emalı son dərəcə incə səth əldə edirsə, mis materialdan elektrod kimi istifadə etmək daha uyğundur ki, bu da mis elektrodun qrafit elektrod üzərində əsas üstünlüyüdür.
Lakin mis elektrod böyük cərəyan qəbulu şəraitində elektrodun səthi asanlıqla kobudlaşır, hətta çatlayır və qrafit materiallarında bu problem olmazdı. VDI26 (Ra2.0 mikron) üçün səth kobudluğu tələbi qəlib emalı ilə bağlıdır. Qrafit elektrod istifadə edərək qaba emaldan incə emala qədər vahid səth effekti əldə edilir və səth qüsurları aradan qaldırılır.
Bundan əlavə, qrafit və misin fərqli quruluşuna görə, qrafit elektrodunun səth boşalma korroziya nöqtəsi mis elektrodununkından daha müntəzəmdir. Buna görə də, VDI20 və ya daha yüksək eyni səth pürüzlülüyü emal edildikdə, qrafit elektrodla emal edilən iş parçasının səth dənəvərliyi daha aydın olur və bu dənəvər səth effekti mis elektrodunun boşalma səth effektindən daha yaxşıdır.
1.4. Emal dəqiqliyi.
Qrafit materialının istilik genişlənmə əmsalı kiçikdir, mis materialının istilik genişlənmə əmsalı qrafit materialından 4 dəfə çoxdur, buna görə də boşaltma emalında qrafit elektrodu mis elektroda nisbətən deformasiyaya daha az meyllidir və bu da daha sabit və etibarlı emal dəqiqliyi əldə etməyə imkan verir.
Xüsusilə dərin və dar qabırğa emal edildikdə, yerli yüksək temperatur mis elektrodun asanlıqla əyilməsinə səbəb olur, lakin qrafit elektrod əyilmir.
Böyük dərinlik-diametr nisbətinə malik mis elektrod üçün, emal zamanı ölçüsü düzəltmək üçün müəyyən bir istilik genişlənmə dəyəri kompensasiya edilməlidir, qrafit elektrod tələb olunmur.
1.5. Elektrodun çəkisi.
Qrafit materialı misdən daha az sıxdır və eyni həcmli qrafit elektrodunun çəkisi mis elektrodunun çəkisinin yalnız 1/5 hissəsidir.
Göründüyü kimi, qrafitdən istifadə böyük həcmli elektrodlar üçün çox uyğundur ki, bu da EDM dəzgahının milinin yükünü xeyli azaldır. Elektrod böyük çəkisi səbəbindən sıxışdırma zamanı narahatlıq yaratmayacaq və emal zamanı əyilmə yerdəyişməsi yaradacaq və s. Göründüyü kimi, genişmiqyaslı qəlib emalında qrafit elektroddan istifadə etmək çox vacibdir.
1.6. Elektrod istehsalının çətinliyi.
Qrafit materialının emal performansı yaxşıdır. Kəsmə müqaviməti misin kəsmə müqavimətinin yalnız 1/4 hissəsidir. Düzgün emal şəraitində freze qrafit elektrodunun səmərəliliyi mis elektrodundan 2-3 dəfə çoxdur.
Qrafit elektrodu bucağı təmizləmək asandır və birdən çox elektrodla tək bir elektroda emal edilməli olan iş parçasını emal etmək üçün istifadə edilə bilər.
Qrafit materialının unikal hissəcik quruluşu, elektrod frezeleme və formalaşdırmadan sonra qırıqların əmələ gəlməsinin qarşısını alır ki, bu da mürəkkəb modelləşdirmədə qırıqlar asanlıqla çıxarılmadıqda istifadə tələblərinə birbaşa cavab verə bilər və beləliklə, elektrodun əl ilə cilalanması prosesini aradan qaldırır və cilalama nəticəsində yaranan forma dəyişikliyi və ölçü səhvinin qarşısını alır.
Qeyd etmək lazımdır ki, qrafit toz yığdığı üçün frezeleme qrafit çoxlu toz əmələ gətirəcək, buna görə də frezeleme maşınında möhür və toz toplama cihazı olmalıdır.
Qrafit elektrodunu emal etmək üçün edM istifadə etmək lazımdırsa, onun emal performansı mis material qədər yaxşı deyil, kəsmə sürəti misdən təxminən 40% daha yavaşdır.
1.7. Elektrodun quraşdırılması və istifadəsi.
Qrafit materialı yaxşı yapışma xüsusiyyətinə malikdir. Elektrodu frezeləmək və boşaltmaqla qrafiti armatura ilə yapışdırmaq üçün istifadə edilə bilər ki, bu da elektrod materialındakı vida dəliyinin emal prosedurunu və iş vaxtına qənaət etməyə imkan verir.
Qrafit materialı, xüsusən də kiçik, dar və uzun elektrod nisbətən kövrəkdir, istifadə zamanı xarici qüvvəyə məruz qaldıqda qırılması asandır, lakin elektrodun zədələndiyini dərhal bilmək olar.
Əgər bu, mis elektroddursa, o, yalnız əyiləcək və qırılmayacaq ki, bu da çox təhlükəlidir və istifadə prosesində tapmaq çətindir və iş parçasının asanlıqla qırılmasına səbəb olacaq.
1.8.Qiymət.
Mis materialı bərpa olunmayan bir mənbədir, qiymət trendi getdikcə daha bahalaşacaq, qrafit materialının qiyməti isə sabitləşməyə meyllidir.
Son illərdə mis materialının qiyməti artdıqca, əsas qrafit istehsalçıları qrafit istehsalı prosesini təkmilləşdirərək rəqabət üstünlüyünə malikdirlər. İndi eyni həcmdə qrafit elektrod materialının qiyməti və mis elektrod materiallarının qiyməti ümumilikdə olduqca yüksəkdir, lakin qrafit səmərəli emal təmin edə bilər, mis elektroddan istifadə etməklə çoxlu iş saatlarına qənaət etmək olar ki, bu da istehsal xərclərini birbaşa azaltmağa bərabərdir.
Xülasə, qrafit elektrodunun 8 edM xarakteristikası arasında onun üstünlükləri göz qabağındadır: freze elektrodunun və boşaltma emalının səmərəliliyi mis elektroddan xeyli yaxşıdır; böyük elektrod kiçik çəkiyə, yaxşı ölçülü stabilliyə, nazik elektrodun deformasiyaya uğraması asan deyil və səth teksturası mis elektroddan daha yaxşıdır.
Qrafit materialının dezavantajı, VDI12 (Ra0.4 m) altında incə səth boşaltma emalı üçün uyğun olmaması və elektrod hazırlamaq üçün edM-dən istifadənin səmərəliliyinin aşağı olmasıdır.
Lakin, praktik baxımdan, Çində qrafit materiallarının effektiv təşviqinə təsir edən vacib səbəblərdən biri də freze elektrodları üçün xüsusi qrafit emal maşınının tələb olunmasıdır ki, bu da qəlib müəssisələrinin emal avadanlıqları üçün yeni tələblər irəli sürür, bəzi kiçik müəssisələrdə bu vəziyyət olmaya bilər.
Ümumiyyətlə, qrafit elektrodlarının üstünlükləri edM emalının böyük əksəriyyətini əhatə edir və uzunmüddətli faydaları ilə populyarlaşmağa və tətbiq olunmağa layiqdir. İncə səth emalının çatışmazlığı mis elektrodların istifadəsi ilə kompensasiya edilə bilər.
2. EDM üçün qrafit elektrod materiallarının seçilməsi
Qrafit materialları üçün əsasən materialların performansını birbaşa müəyyən edən aşağıdakı dörd göstərici mövcuddur:
1) Materialın orta hissəcik diametri
Materialın orta hissəcik diametri materialın axıdılması vəziyyətinə birbaşa təsir göstərir.
Qrafit materialının orta hissəciyi nə qədər kiçikdirsə, axıdılması bir o qədər vahid, axıdılması vəziyyəti bir o qədər sabit, səth keyfiyyəti bir o qədər yaxşıdır və itkisi bir o qədər azdır.
Orta hissəcik ölçüsü nə qədər böyükdürsə, kobud emalda daha yaxşı çıxarılma sürəti əldə edilə bilər, lakin bitirmənin səthi təsiri zəifdir və elektrod itkisi böyükdür.
2) Materialın əyilmə gücü
Materialın əyilmə möhkəmliyi onun möhkəmliyinin birbaşa əksidir və daxili strukturunun möhkəmliyini göstərir.
Yüksək möhkəmliyə malik material nisbətən yaxşı boşalma müqavimətinə malikdir. Yüksək dəqiqliyə malik elektrod üçün mümkün qədər yaxşı möhkəmliyə malik material seçilməlidir.
3) Materialın sahil sərtliyi
Qrafit metal materiallardan daha sərtdir və kəsici alətin itkisi kəsici metalın itkisindən daha çoxdur.
Eyni zamanda, axıdma itkisinin idarə olunmasında qrafit materialının yüksək sərtliyi daha yaxşıdır.
4) Materialın özünəməxsus müqaviməti
Yüksək daxili müqavimətə malik qrafit materialının axıdılma sürəti aşağı müqavimətə malik materialdan daha yavaş olacaq.
Daxili müqavimət nə qədər yüksəkdirsə, elektrod itkisi bir o qədər azdır, lakin daxili müqavimət nə qədər yüksəkdirsə, boşalmanın sabitliyinə təsir göstərəcəkdir.
Hazırda dünyanın aparıcı qrafit təchizatçılarından bir çox müxtəlif dərəcəli qrafit mövcuddur.
Ümumiyyətlə, təsnif ediləcək qrafit materiallarının orta hissəcik diametrinə görə, ≤ 4 m hissəcik diametri incə qrafit, 5-10 m hissəciklər orta qrafit, 10 m-dən yuxarı hissəciklər isə iri qrafit kimi müəyyən edilir.
Hissəcik diametri nə qədər kiçikdirsə, material bir o qədər bahadır, EDM-in tələblərinə və qiymətinə uyğun olaraq daha uyğun qrafit materialı seçilə bilər.
3. Qrafit elektrodunun istehsalı
Qrafit elektrodu əsasən freze yolu ilə hazırlanır.
Emal texnologiyası baxımından qrafit və mis iki fərqli materialdır və onların fərqli kəsmə xüsusiyyətləri mənimsənilməlidir.
Qrafit elektrodu mis elektrod prosesi ilə emal olunarsa, təbəqənin tez-tez sınığı kimi problemlər qaçılmaz olaraq ortaya çıxacaq ki, bu da müvafiq kəsici alətlərin və kəsmə parametrlərinin istifadəsini tələb edir.
Mis elektrod alətinin aşınmasına nisbətən qrafit elektrodunun emalı iqtisadi baxımdan ən qənaətcildir, almaz örtük alətini (qrafit bıçağı adlanır) seçin, qiyməti daha bahadır, lakin almaz örtük alətinin uzun xidmət müddəti, yüksək emal dəqiqliyi və ümumi iqtisadi faydası yaxşıdır.
Alətin ön bucağının ölçüsü onun xidmət müddətinə də təsir göstərir, alətin 0° ön bucağı alətin xidmət müddətinin 15° ön bucağından 50%-ə qədər yüksək olacaq, kəsmə dayanıqlığı da daha yaxşıdır, lakin bucaq nə qədər böyükdürsə, emal səthi bir o qədər yaxşıdır, alətin 15° bucağının istifadəsi ən yaxşı emal səthinə nail ola bilər.
Emalda kəsmə sürəti elektrodun formasına görə tənzimlənə bilər, adətən 10 m/dəq, bu da alüminium və ya plastikin emalına bənzəyir, kəsici alət kobud emalda birbaşa iş parçasının üzərində və kənarında ola bilər və bucaq çökməsi və parçalanması fenomeni bitirmə emalında asanlıqla baş verir və yüngül bıçaqla sürətli gəzmə üsulu tez-tez qəbul edilir.
Kəsmə prosesində qrafit elektrodu çoxlu toz əmələ gətirəcək, qrafit hissəciklərinin maşın mili və vintinin inhalyasiyasından qaçınmaq üçün hazırda iki əsas həll yolu var, biri xüsusi qrafit emal maşınından istifadə etmək, digəri isə xüsusi toz toplama cihazı ilə təchiz olunmuş adi emal mərkəzinin yenidən qurulmasıdır.
Bazarda mövcud olan xüsusi qrafit yüksək sürətli freze dəzgahı yüksək freze səmərəliliyinə malikdir və mürəkkəb elektrodların istehsalını yüksək dəqiqliklə və yaxşı səth keyfiyyəti ilə asanlıqla tamamlaya bilər.
Qrafit elektrod hazırlamaq üçün EDM tələb olunarsa, daha kiçik hissəcik diametrinə malik incə qrafit materialından istifadə etmək tövsiyə olunur.
Qrafitin emal performansı zəifdir, hissəcik diametri nə qədər kiçik olarsa, kəsmə səmərəliliyi bir o qədər yüksək olar və tez-tez tel qırılması və səth kənarlarının qırılması kimi qeyri-adi problemlərin qarşısını almaq olar.
4. Qrafit elektrodunun EDM parametrləri
Qrafit və misin EDM parametrlərinin seçimi olduqca fərqlidir.
EDM parametrlərinə əsasən cərəyan, impuls eni, impuls boşluğu və polyarlıq daxildir.
Aşağıda bu əsas parametrlərin rasional istifadəsinin əsasları təsvir edilmişdir.
Qrafit elektrodunun cərəyan sıxlığı ümumiyyətlə 10-12 A/sm2-dir ki, bu da mis elektrodunun sıxlığından xeyli böyükdür. Buna görə də, müvafiq sahədə icazə verilən cərəyan diapazonunda cərəyan nə qədər böyük seçilərsə, qrafit boşalmasının emal sürəti bir o qədər yüksək olar, elektrod itkisi bir o qədər az olar, lakin səth pürüzlülüyü daha qalın olar.
İmpuls eni nə qədər böyükdürsə, elektrod itkisi də bir o qədər az olacaq.
Lakin, daha böyük bir impuls eni emal stabilliyini pisləşdirəcək, emal sürətini yavaşlatacaq və səthi daha kobudlaşdıracaq.
Kobud emal zamanı aşağı elektrod itkisini təmin etmək üçün adətən nisbətən böyük bir impuls genişliyi istifadə olunur ki, bu da 100 ilə 300 ABŞ arasında olduqda qrafit elektrodunun aşağı itkili emalını effektiv şəkildə həyata keçirə bilər.
İncə səth və sabit boşalma effekti əldə etmək üçün daha kiçik bir impuls eni seçilməlidir.
Ümumiyyətlə, qrafit elektrodunun impuls eni mis elektrodunun impuls eni ilə müqayisədə təxminən 40% azdır.
İmpuls boşluğu əsasən boşaltma emal sürətinə və emal stabilliyinə təsir göstərir. Dəyər nə qədər böyükdürsə, emal stabilliyi bir o qədər yaxşı olacaq ki, bu da daha yaxşı səth vahidliyi əldə etməyə kömək edir, lakin emal sürəti azalacaq.
Emal sabitliyinin təmin edilməsi şərti ilə daha kiçik bir impuls boşluğu seçməklə daha yüksək emal səmərəliliyi əldə edilə bilər, lakin boşalma vəziyyəti qeyri-sabit olduqda daha böyük bir impuls boşluğu seçməklə daha yüksək emal səmərəliliyi əldə edilə bilər.
Qrafit elektrod boşaltma emalında impuls boşluğu və impuls eni adətən 1:1 nisbətində, mis elektrod emalında isə impuls boşluğu və impuls eni adətən 1:3 nisbətində təyin edilir.
Sabit qrafit emalı altında, impuls boşluğu ilə impuls eni arasındakı uyğunluq nisbəti 2:3-ə tənzimlənə bilər.
Kiçik impuls boşluğu halında, elektrod səthində örtük təbəqəsi yaratmaq faydalıdır ki, bu da elektrod itkisini azaltmağa kömək edir.
EDM-də qrafit elektrodunun polyarlıq seçimi əsasən mis elektrodunun polyarlıq seçimi ilə eynidir.
EDM-in polyarlıq effektinə görə, müsbət polyarlıq emalı adətən polad emal edərkən istifadə olunur, yəni elektrod enerji mənbəyinin müsbət qütbünə, iş parçası isə enerji mənbəyinin mənfi qütbünə qoşulur.
Böyük cərəyan və impuls genişliyindən istifadə edərək, müsbət polyarlıq emalı seçimi olduqca aşağı elektrod itkisinə nail ola bilər. Polarite səhv olarsa, elektrod itkisi çox böyük olacaq.
Yalnız səthin VDI18-dən (Ra0.8 m) az incə emal edilməsi tələb olunduqda və impuls eni çox kiçik olduqda, daha yaxşı səth keyfiyyəti əldə etmək üçün mənfi polyarlıq emalı istifadə olunur, lakin elektrod itkisi böyükdür.
İndi CNC edM dəzgahları qrafit boşaltma emalı parametrləri ilə təchiz olunmuşdur.
Elektrik parametrlərinin istifadəsi ağıllıdır və dəzgahın ekspert sistemi tərəfindən avtomatik olaraq yaradıla bilər.
Ümumiyyətlə, maşın proqramlaşdırma zamanı material cütlüyünü, tətbiq növünü, səth pürüzlülüyü dəyərini seçərək və emal sahəsini, emal dərinliyini, elektrod ölçüsü miqyasını və s. daxil edərək optimallaşdırılmış emal parametrlərini konfiqurasiya edə bilər.
Edm dəzgah kitabxanasının qrafit elektrodu üçün zəngin emal parametrləri dəsti, material növü qaba qrafitdə, qrafitdə, qrafitdə müxtəlif iş parçası materialına uyğun olaraq seçilə bilər, tətbiq növünü standart, dərin yiv, iti uc, geniş sahə, böyük boşluq, məsələn, incə kimi bölmək üçün də aşağı itki, standart, yüksək səmərəlilik və s. təmin edən bir çox növ emal prioritet seçimidir.
5. Nəticə
Yeni qrafit elektrod materialı güclü şəkildə populyarlaşmağa dəyər və onun üstünlükləri tədricən yerli qəlib istehsalı sənayesi tərəfindən tanınacaq və qəbul ediləcəkdir.
Qrafit elektrod materiallarının düzgün seçilməsi və əlaqəli texnoloji əlaqələrin təkmilləşdirilməsi qəlib istehsal müəssisələrinə yüksək səmərəlilik, yüksək keyfiyyət və aşağı qiymət faydası gətirəcəkdir.
Yazı vaxtı: 04 Dekabr 2020