Kodėl grafitas dominuoja EDM elektrodų praktikoje
Grafitas ir varis yra dvi žinomos elektrodų medžiagos, skirtos elektros išlydžio apdirbimui, o grafitas dabar sudaro didžiąją dalį EDM elektrodų Europos liejimo formų parduotuvėse, o dažniausiai minimi skaičiai viršija 90 proc. Priežastis yra ne viena savybė, o derinys: grafitas apdirbamas kelis kartus greičiau, išlaiko formą esant temperatūrai, kai varis deformuojasi, sveria vario dalį ir sąveikauja su angliavandenilių dielektrine alyva iškrovimo metu taip, kad iš dalies kompensuotų susidėvėjimą.
Apdirbimo greitis ir elektrodo pristatymo laikas
Grafitas paprastai apdirbamas nuo dviejų iki penkių kartų greičiau nei varis, o pačiame EDM operacijose – nuo dviejų iki trijų kartų greičiau, priklausomai nuo rūšies ir geometrijos. Priežastis yra dėl mažo medžiagos tankio ir jos elgesio po pjaustytuvu: ji sudaro švarią drožlę, nereikia stipriai suspausti ir gali būti apdirbama dideliu suklio greičiu naudojant standartinius karbido įrankius.
Formai, turinčiai daug briaunų ir gilių plyšių, įtaka pristatymo laikui yra reikšminga, nes elektrodų gamybos, o ne kibirkšties ciklas dažnai nustato tvarkaraštį. Greitesnis apdirbimas taip pat sumažina kiekvieno elektrodo kainą, todėl ekonomiška paruošti kelis grublėtus ir apdailos elektrodus iš to paties ruošinio.
Šiluminis stabilumas ir matmenų tikslumas
Varis suminkštėja maždaug 1000 laipsnių kampu ir duoda derlių intensyviai apdirbant arba ilgai iškraunant, todėl plonos sienos ir aštrūs kampai gali ištrūkti iš tolerancijos ribų. Grafitas sublimuoja maždaug 3650 laipsnių kampu, o jo šiluminio plėtimosi koeficientas yra tik apie 2–5 × 10-6vienam laipsniui, maždaug nuo ketvirtadalio iki aštuntosios vario vertės, maždaug 17 × 10-6už laipsnį, priklausomai nuo pažymio.
Praktinis rezultatas yra tas, kad briaunoti ir plonasieniai elektrodai išlaiko savo matmenis tiek apdirbant, tiek iškraunant, o dideli elektrodai išlaiko formą net tada, kai skerspjūvis yra mažas, palyginti su ilgiu.
Svoris, valdymas ir mašinos apkrova
| Turtas | Grafitas | Varis |
|---|---|---|
| Tankis | apie 1,7–2,2 g/cm³ | apie 8,9 g/cm³ |
| Elgesys esant temperatūrai | sublimuoja apie 3650 laipsnių | suminkštėja apie 1000 laipsnių |
| Šiluminio plėtimosi koeficientas | apie 2–5 × 10-6vienam laipsniui | apie 17 × 10-6vienam laipsniui |
| Santykinis apdirbimo greitis | 2–5 kartus greičiau | nuoroda |
| Santykinis EDM greitis | 2-3 kartus greičiau | nuoroda |
Kadangi grafito tankis yra maždaug penktadalis vario tankio, didelį elektrodą, kurį būtų sunku pakelti varyje, galima tvarkyti rankomis arba lengvais grafito įrankiais. Mažesnė masė taip pat sumažina mašinos galvutės ir padėties nustatymo ašių apkrovą, o tai padeda išlaikyti padėties tikslumą, kai naudojami sunkūs elektrodai.
Iškrovimo elgsena, susidėvėjimas ir praktinės ribos
Iškrovimo metu angliavandenilių alyva bake skyla esant kibirkšties temperatūrai ir nusėda anglies sluoksnį ant elektrodo paviršiaus. Šis sluoksnis iš dalies kompensuoja elektrodų praradimą, todėl grafito nusidėvėjimas dažnai yra mažesnis, nei būtų galima numatyti naudojant paprastą savybių palyginimą. Poveikis priklauso nuo proceso parametrų, alyvos chemijos ir grafito rūšies, todėl geriau jį traktuoti kaip palankią tendenciją, o ne garantiją.
Grafitas turi ribas. Jis yra trapesnis nei varis, todėl kraštai gali įskilti tvarkant ir apdirbant, o jo gaminamos dulkės yra laidžios elektrai, o tai reiškia, kad apdirbamoms vietoms reikia dulkių nusiurbimo ir vėdinimo. Varis išlaiko pranašumą naudojant labai mažus elektrodus ir atliekant smulkius-apdailos darbus esant lengvo išlydžio režimams, kai jo lankstumas ir mažas kampų susidėvėjimas yra svarbesnis už greitį. Renkantis medžiagą reikia atsižvelgti į elektrodo geometriją, galimą apdirbimo metodą ir ertmės apdailos reikalavimus.
Dažnai užduodami klausimai
Klausimas: Kiek greitesnis grafitas nei varis EDM?
Paprastai nuo dviejų iki trijų kartų greitesnis išmetimas ir nuo dviejų iki penkių kartų greitesnis apdirbimas, tikslus santykis priklauso nuo klasės, geometrijos ir proceso parametrų.
K: Kodėl grafitas atsparus terminei deformacijai?
Jis sublimuojasi maždaug 3650 laipsnių temperatūroje, gerokai viršijant maždaug 1000 laipsnių vario minkštėjimo tašką, o jo šiluminio plėtimosi koeficientas yra maždaug nuo ketvirtadalio iki aštuntosios vario.
K: Ar grafitas visada yra geresnė elektrodo medžiaga?
Ne. Varis išlieka tinkamas labai mažiems elektrodams ir smulkiems-apdailos darbams esant šviesos režimams, o grafitas dominuoja ten, kur greitis, didelis elektrodo dydis ir terminis stabilumas lemia rezultatą.
K: Ar grafito dulkes reikia tvarkyti specialiai?
Taip. Grafito dulkės yra elektrai laidžios, todėl jas reikia surinkti prie mašinos su dulkių nusiurbimu, o darbo vieta turi būti gerai vėdinama.
K: Ar dielektrinė alyva turi įtakos grafito elektrodo nusidėvėjimui?
Gali. Suirusios alyvos anglis nusėda ant elektrodo ir iš dalies kompensuoja susidėvėjimą, o efekto dydis priklauso nuo alyvos tipo ir išleidimo parametrų.
K: Kokios grafito rūšys naudojamos EDM elektrodams?
Naudojamos smulkios-grūdės, didelio stiprumo-klasės, turinčios vienodą struktūrą ir mažą priemaišų kiekį, nes jos išlaiko smulkias detales ir užtikrina stabilų išmetimą.