Grafietverwerking kan een lastige aangelegenheid zijn, dus het op de eerste plaats zetten van bepaalde zaken is van cruciaal belang voor de productiviteit en winstgevendheid.
Feiten hebben bewezen dat grafiet moeilijk te bewerken is, vooral voor EDM-elektroden die uitstekende precisie en structurele consistentie vereisen.Hier zijn vijf belangrijke punten om te onthouden bij het gebruik van grafiet:
Grafietkwaliteiten zijn visueel moeilijk te onderscheiden, maar elk heeft unieke fysieke eigenschappen en prestaties.Grafietkwaliteiten zijn onderverdeeld in zes categorieën op basis van de gemiddelde deeltjesgrootte, maar in modern EDM worden vaak slechts drie kleinere categorieën (deeltjesgrootte van 10 micron of minder) gebruikt.De rangorde in de classificatie is een indicator van potentiële toepassingen en prestaties.
Volgens een artikel van Doug Garda (Toyo Tanso, die destijds schreef voor onze zusterpublicatie “MoldMaking Technology”, maar nu is het SGL Carbon), worden soorten met een deeltjesgrootte van 8 tot 10 micron gebruikt voor het voorbewerken.Voor minder nauwkeurige afwerkings- en detailtoepassingen worden korrelgroottes van 5 tot 8 micron gebruikt.Elektroden gemaakt van deze kwaliteiten worden vaak gebruikt voor het maken van smeed- en spuitgietmatrijzen, of voor minder complexe poeder- en gesinterde metaaltoepassingen.
Een fijn detailontwerp en kleinere, complexere kenmerken zijn geschikter voor deeltjesgroottes van 3 tot 5 micron.Elektrodetoepassingen in dit assortiment omvatten draadsnijden en ruimtevaart.
Voor speciale metaal- en carbidetoepassingen in de lucht- en ruimtevaart zijn vaak ultrafijne precisie-elektroden met grafietkwaliteiten met een deeltjesgrootte van 1 tot 3 micron vereist.
Bij het schrijven van een artikel voor MMT identificeerde Jerry Mercer van Poco Materials de deeltjesgrootte, buigsterkte en Shore-hardheid als de drie belangrijkste bepalende factoren voor de prestaties tijdens de elektrodeverwerking.De microstructuur van grafiet is echter gewoonlijk de beperkende factor in de prestatie van de elektrode tijdens de uiteindelijke EDM-bewerking.
In een ander MMT-artikel stelde Mercer dat de buigsterkte hoger moet zijn dan 13.000 psi om ervoor te zorgen dat grafiet kan worden verwerkt tot diepe en dunne ribben zonder te breken.Het productieproces van grafietelektroden duurt lang en vereist mogelijk gedetailleerde, moeilijk te bewerken kenmerken. Het garanderen van een dergelijke duurzaamheid helpt de kosten te verlagen.
Shore-hardheid meet de verwerkbaarheid van grafietsoorten.Mercer waarschuwt dat te zachte grafietsoorten de gereedschapssleuven kunnen verstoppen, het bewerkingsproces kunnen vertragen of de gaten met stof kunnen vullen, waardoor druk op de gatwanden ontstaat.In deze gevallen kan het verminderen van de voeding en de snelheid fouten voorkomen, maar zal de verwerkingstijd toenemen.Tijdens de verwerking kan het harde, kleinkorrelige grafiet er ook voor zorgen dat het materiaal aan de rand van het gat breekt.Deze materialen kunnen ook zeer schurend zijn voor het gereedschap, wat leidt tot slijtage, wat de integriteit van de gatdiameter aantast en de werkkosten verhoogt.Om doorbuiging bij hoge hardheidswaarden te voorkomen, is het over het algemeen noodzakelijk om de verwerkingssnelheid en -snelheid van elk punt met een Shore-hardheid hoger dan 80 met 1% te verminderen.
Vanwege de manier waarop EDM een spiegelbeeld van de elektrode in het bewerkte onderdeel creëert, zei Mercer ook dat een dicht opeengepakte, uniforme microstructuur essentieel is voor grafietelektroden.Ongelijke deeltjesgrenzen verhogen de porositeit, waardoor de erosie van de deeltjes toeneemt en het falen van de elektrode wordt versneld.Tijdens het initiële elektrodebewerkingsproces kan de ongelijkmatige microstructuur ook leiden tot een ongelijkmatige oppervlakteafwerking. Dit probleem is zelfs nog ernstiger bij hogesnelheidsbewerkingscentra.Harde plekken in het grafiet kunnen er ook voor zorgen dat het gereedschap doorbuigt, waardoor de uiteindelijke elektrode buiten de specificaties valt.Deze afbuiging kan zo klein zijn dat het schuine gat bij het ingangspunt recht lijkt.
Er zijn gespecialiseerde grafietverwerkingsmachines.Hoewel deze machines de productie enorm zullen versnellen, zijn het niet de enige machines die fabrikanten kunnen gebruiken.Naast stofbeheersing (later in het artikel beschreven) rapporteerden eerdere MMS-artikelen ook de voordelen van machines met snelle spindels en besturing met hoge verwerkingssnelheden voor de productie van grafiet.Idealiter zou snelle controle ook toekomstgerichte functies moeten hebben, en zouden gebruikers software voor toolpath-optimalisatie moeten gebruiken.
Bij het impregneren van grafietelektroden, dat wil zeggen het vullen van de poriën van de grafietmicrostructuur met deeltjes van microngrootte, raadt Garda het gebruik van koper aan omdat het op stabiele wijze speciale koper- en nikkellegeringen kan verwerken, zoals die worden gebruikt in lucht- en ruimtevaarttoepassingen.Met koper geïmpregneerde grafietsoorten produceren fijnere afwerkingen dan niet-geïmpregneerde soorten van dezelfde classificatie.Ze kunnen ook een stabiele verwerking bereiken bij het werken onder ongunstige omstandigheden, zoals slechte spoeling of onervaren operators.
Volgens het derde artikel van Mercer kan onjuiste ventilatie, hoewel synthetisch grafiet – het soort dat wordt gebruikt om EDM-elektroden te maken – biologisch inert is en daarom aanvankelijk minder schadelijk voor de mens is dan sommige andere materialen, toch problemen veroorzaken.Synthetisch grafiet is geleidend, wat problemen met het apparaat kan veroorzaken, waardoor kortsluiting kan ontstaan als het in contact komt met vreemde geleidende materialen.Bovendien vereist grafiet geïmpregneerd met materialen als koper en wolfraam extra zorg.
Mercer legde uit dat het menselijk oog grafietstof in zeer kleine concentraties niet kan zien, maar het kan nog steeds irritatie, tranen en roodheid veroorzaken.Contact met stof kan schurend en licht irriterend zijn, maar het is onwaarschijnlijk dat het wordt geabsorbeerd.De tijdgewogen gemiddelde (TWA) blootstellingsrichtlijn voor grafietstof in 8 uur is 10 mg/m3, wat een zichtbare concentratie is en nooit zal verschijnen in het gebruikte stofopvangsysteem.
Overmatige blootstelling aan grafietstof gedurende lange tijd kan ertoe leiden dat de ingeademde grafietdeeltjes in de longen en de bronchiën achterblijven.Dit kan leiden tot ernstige chronische pneumoconiose, de zogenaamde grafietziekte.Grafitisering is meestal gerelateerd aan natuurlijk grafiet, maar in zeldzame gevallen is het gerelateerd aan synthetisch grafiet.
Stof dat zich ophoopt op de werkplek is licht ontvlambaar en (in het vierde artikel) zegt Mercer dat het onder bepaalde omstandigheden kan exploderen.Wanneer de ontsteking een voldoende concentratie van fijne deeltjes in de lucht tegenkomt, zal er een stofbrand en deflagratie optreden.Als het stof in grote hoeveelheden wordt verspreid of zich in een afgesloten ruimte bevindt, is de kans groter dat het explodeert.Het beheersen van elk soort gevaarlijk element (brandstof, zuurstof, ontsteking, diffusie of beperking) kan de kans op stofexplosies aanzienlijk verminderen.In de meeste gevallen richt de industrie zich op brandstof door stof uit de bron te verwijderen door middel van ventilatie, maar winkels moeten alle factoren in overweging nemen om maximale veiligheid te bereiken.Apparatuur voor stofbeheersing moet ook explosieveilige gaten of explosieveilige systemen hebben, of in een zuurstofarme omgeving worden geïnstalleerd.
Mercer heeft twee hoofdmethoden geïdentificeerd om grafietstof onder controle te houden: hogesnelheidsluchtsystemen met stofafscheiders – die vast of draagbaar kunnen zijn, afhankelijk van de toepassing – en natte systemen die het gebied rond de snijplotter met vloeistof verzadigen.
Winkels die een kleine hoeveelheid grafietverwerking uitvoeren, kunnen een draagbaar apparaat gebruiken met een hoogefficiënt deeltjesluchtfilter (HEPA) dat tussen machines kan worden verplaatst.Werkplaatsen die grote hoeveelheden grafiet verwerken, moeten echter meestal een vast systeem gebruiken.De minimale luchtsnelheid om stof op te vangen is 150 meter per minuut, en de snelheid in het kanaal neemt toe tot minstens 600 meter per seconde.
Bij natte systemen bestaat het risico dat vloeistof in het elektrodemateriaal ‘zuigt’ (geabsorbeerd wordt) om stof weg te spoelen.Als u de vloeistof niet verwijdert voordat u de elektrode in de EDM plaatst, kan dit leiden tot vervuiling van de diëlektrische olie.Exploitanten moeten oplossingen op waterbasis gebruiken, omdat deze oplossingen minder gevoelig zijn voor olieabsorptie dan op olie gebaseerde oplossingen.Het drogen van de elektrode voordat EDM wordt gebruikt, houdt meestal in dat het materiaal ongeveer een uur in een convectieoven wordt geplaatst bij een temperatuur iets boven het verdampingspunt van de oplossing.De temperatuur mag niet hoger zijn dan 400 graden, omdat dit het materiaal zal oxideren en corroderen.Operators mogen ook geen perslucht gebruiken om de elektrode te drogen, omdat de luchtdruk de vloeistof alleen maar dieper in de elektrodestructuur zal dwingen.
Princeton Tool hoopt zijn productportfolio uit te breiden, zijn invloed aan de westkust te vergroten en een sterkere algemene leverancier te worden.Om deze drie doelen tegelijkertijd te bereiken, werd de overname van een andere verspaningsplaats de beste keuze.
Het draadvonkapparaat roteert de horizontaal geleide elektrodedraad in de CNC-gestuurde E-as, waardoor de werkplaats werkstukvrijheid en flexibiliteit krijgt om complexe en uiterst nauwkeurige PCD-gereedschappen te produceren.
Posttijd: 26 september 2021