1.Caractéristiques EDM des matériaux en graphite.
1.1.Vitesse d'usinage de décharge.
Le graphite est un matériau non métallique avec un point de fusion très élevé de 3 650 °C, tandis que le cuivre a un point de fusion de 1 083 °C, de sorte que l'électrode en graphite peut résister à des conditions de réglage de courant plus élevées.
Lorsque la zone de décharge et la taille de l'électrode sont plus grandes, les avantages de l'usinage grossier à haute efficacité du matériau graphite sont plus évidents.
La conductivité thermique du graphite est 1/3 de celle du cuivre et la chaleur générée pendant le processus de décharge peut être utilisée pour éliminer plus efficacement les matériaux métalliques. Par conséquent, l’efficacité de traitement du graphite est supérieure à celle de l’électrode de cuivre dans les traitements moyens et fins.
Selon l'expérience de traitement, la vitesse de traitement de décharge de l'électrode en graphite est 1,5 à 2 fois plus rapide que celle de l'électrode en cuivre dans des conditions d'utilisation correctes.
1.2.Consommation d'électrodes.
L'électrode en graphite a le caractère qui peut résister aux conditions de courant élevé, en outre, dans la condition d'un réglage d'ébauche approprié, y compris les pièces en acier au carbone produites lors de l'usinage, l'enlèvement du contenu et le fluide de travail à haute température, la décomposition des particules de carbone, l'effet de polarité, sous l'action d'élimination partielle du contenu, les particules de carbone adhéreront à la surface de l'électrode pour former une couche protectrice, garantiront à l'électrode de graphite une faible perte lors de l'usinage grossier, voire un « zéro déchet ».
La principale perte d'électrode en EDM provient de l'usinage grossier. Bien que le taux de perte soit élevé dans les conditions de prise de finition, la perte globale est également faible en raison de la faible surépaisseur d'usinage réservée aux pièces.
En général, la perte de l'électrode de graphite est inférieure à celle de l'électrode de cuivre lors de l'usinage grossier à grand courant et légèrement supérieure à celle de l'électrode de cuivre lors de l'usinage de finition. La perte d'électrode de graphite est similaire.
1.3.La qualité de la surface.
Le diamètre des particules du graphite affecte directement la rugosité de la surface de l'EDM. Plus le diamètre est petit, plus la rugosité de surface peut être faible.
Il y a quelques années, en utilisant des particules de graphite de 5 microns de diamètre, la meilleure surface ne pouvait atteindre que VDI18 edm (Ra0,8 microns). De nos jours, le diamètre des grains des matériaux en graphite a pu atteindre 3 microns de phi, la meilleure surface. peut atteindre un niveau stable VDI12 edm (Ra0,4 mu m) ou un niveau plus sophistiqué, mais l'électrode en graphite reflète l'edm.
Le matériau en cuivre présente une faible résistivité et une structure compacte et peut être traité de manière stable dans des conditions difficiles. La rugosité de la surface peut être inférieure à Ra0,1 m et peut être traitée par miroir.
Ainsi, si l'usinage par décharge recherche une surface extrêmement fine, il est plus approprié d'utiliser un matériau en cuivre comme électrode, ce qui constitue le principal avantage de l'électrode en cuivre par rapport à l'électrode en graphite.
Mais l'électrode de cuivre dans des conditions de réglage de courant important, la surface de l'électrode est facile à devenir rugueuse, apparaît même fissurée, et les matériaux en graphite n'auraient pas ce problème, l'exigence de rugosité de surface pour VDI26 (Ra2,0 microns) concernant le traitement des moules, en utilisant une électrode en graphite peut être effectuée d'un traitement grossier à fin, réalise l'effet de surface uniforme, les défauts de surface.
De plus, en raison de la structure différente du graphite et du cuivre, le point de corrosion par décharge superficielle de l’électrode en graphite est plus régulier que celui de l’électrode en cuivre. Par conséquent, lorsque la même rugosité de surface de VDI20 ou supérieure est traitée, la granularité de surface de la pièce traitée par l'électrode en graphite est plus distincte et cet effet de surface de grain est meilleur que l'effet de surface de décharge de l'électrode de cuivre.
1.4.La précision d'usinage.
Le coefficient de dilatation thermique du matériau graphite est faible, le coefficient de dilatation thermique du matériau cuivre est 4 fois supérieur à celui du matériau graphite, donc lors du traitement par décharge, l'électrode en graphite est moins sujette à la déformation que l'électrode en cuivre, ce qui peut obtenir plus de stabilité et précision de traitement fiable.
Surtout lorsque des nervures profondes et étroites sont traitées, la température locale élevée permet à l'électrode de cuivre de se plier facilement, mais pas l'électrode de graphite.
Pour les électrodes en cuivre avec un rapport profondeur-diamètre élevé, une certaine valeur de dilatation thermique doit être compensée pour corriger la taille lors du réglage de l'usinage, alors qu'une électrode en graphite n'est pas requise.
1.5.Poids de l'électrode.
Le matériau graphite est moins dense que le cuivre et le poids de l'électrode en graphite du même volume n'est que de 1/5 de celui de l'électrode en cuivre.
On peut voir que l'utilisation du graphite est très adaptée aux électrodes de grand volume, ce qui réduit considérablement la charge de la broche de la machine-outil EDM. L'électrode ne causera pas d'inconvénients de serrage en raison de son poids important et produira un déplacement de déviation lors du traitement, etc. On peut voir qu'il est d'une grande importance d'utiliser une électrode en graphite dans le traitement des moules à grande échelle.
1.6.Difficulté de fabrication des électrodes.
Les performances d'usinage du matériau graphite sont bonnes. La résistance à la coupe n’est que d’un quart de celle du cuivre. Dans des conditions de traitement correctes, l’efficacité du fraisage de l’électrode en graphite est 2 à 3 fois supérieure à celle de l’électrode en cuivre.
L'électrode en graphite est facile à dégager l'angle et peut être utilisée pour traiter la pièce qui doit être finie par plusieurs électrodes en une seule électrode.
La structure unique des particules du matériau graphite empêche l'apparition de bavures après le fraisage et le formage de l'électrode, ce qui peut directement répondre aux exigences d'utilisation lorsque les bavures ne sont pas facilement éliminées dans la modélisation complexe, éliminant ainsi le processus de polissage manuel de l'électrode et évitant la forme. changement et erreur de taille causés par le polissage.
Il convient de noter que, comme le graphite constitue une accumulation de poussière, le broyage du graphite produira beaucoup de poussière, la fraiseuse doit donc disposer d'un joint et d'un dispositif de dépoussiérage.
S'il est nécessaire d'utiliser l'EDM pour traiter l'électrode en graphite, ses performances de traitement ne sont pas aussi bonnes que celles du cuivre, la vitesse de coupe est environ 40 % plus lente que celle du cuivre.
1.7.Installation et utilisation des électrodes.
Le matériau graphite a une bonne propriété de liaison. Il peut être utilisé pour lier le graphite au luminaire en fraisant l'électrode et en la déchargeant, ce qui peut économiser la procédure d'usinage du trou de vis sur le matériau de l'électrode et gagner du temps de travail.
Le matériau graphite est relativement fragile, en particulier l'électrode petite, étroite et longue, qui se casse facilement lorsqu'elle est soumise à une force externe pendant l'utilisation, mais permet de savoir immédiatement que l'électrode a été endommagée.
S'il s'agit d'une électrode en cuivre, elle ne fera que se plier et ne se cassera pas, ce qui est très dangereux et difficile à trouver en cours d'utilisation, et cela entraînera facilement la mise au rebut de la pièce.
1.8.Prix.
Le cuivre est une ressource non renouvelable, la tendance des prix deviendra de plus en plus chère, tandis que le prix du graphite tend à se stabiliser.
Le prix des matériaux en cuivre a augmenté ces dernières années, les principaux fabricants de graphite améliorant le processus de production de graphite font de leur avantage concurrentiel, maintenant, sous le même volume, la généralité du prix des matériaux d'électrode en graphite et le prix des matériaux d'électrode en cuivre sont tout à fait, mais le graphite peut réaliser un traitement efficace, plutôt que l'utilisation d'une électrode de cuivre pour économiser un grand nombre d'heures de travail, ce qui équivaut à réduire directement le coût de production.
Pour résumer, parmi les 8 caractéristiques edM de l'électrode en graphite, ses avantages sont évidents : l'efficacité du traitement de l'électrode de fraisage et de la décharge est nettement meilleure que celle de l'électrode en cuivre ; la grande électrode a un faible poids, une bonne stabilité dimensionnelle, l'électrode fine n'est pas facile à déformer et la texture de la surface est meilleure que celle de l'électrode en cuivre.
L'inconvénient du matériau graphite est qu'il ne convient pas au traitement par décharge de surface fine sous VDI12 (Ra0,4 m) et que l'efficacité de l'utilisation de l'edM pour fabriquer des électrodes est faible.
Cependant, d'un point de vue pratique, l'une des raisons importantes affectant la promotion efficace des matériaux en graphite en Chine est la nécessité d'une machine spéciale de traitement du graphite pour le broyage des électrodes, ce qui impose de nouvelles exigences en matière d'équipement de traitement des entreprises de moulage, de certaines petites entreprises. peut ne pas avoir cette condition.
En général, les avantages des électrodes en graphite couvrent la grande majorité des cas de traitement par électro-érosion et méritent d'être vulgarisés et appliqués, avec des avantages considérables à long terme. Le manque de traitement de surface fin peut être compensé par l'utilisation d'électrodes de cuivre.
2.Sélection de matériaux d'électrodes en graphite pour EDM
Pour les matériaux graphite, on distingue principalement les quatre indicateurs suivants qui déterminent directement les performances des matériaux :
1) Diamètre moyen des particules du matériau
Le diamètre moyen des particules du matériau affecte directement les conditions de décharge du matériau.
Plus la particule moyenne de graphite est petite, plus la décharge est uniforme, plus les conditions de décharge sont stables, meilleure est la qualité de la surface et moins la perte est importante.
Plus la taille moyenne des particules est grande, meilleur est le taux d'élimination lors de l'usinage grossier, mais l'effet de surface de finition est médiocre et la perte d'électrode est importante.
2) La résistance à la flexion du matériau
La résistance à la flexion d’un matériau est le reflet direct de sa résistance, indiquant l’étanchéité de sa structure interne.
Le matériau à haute résistance a des performances de résistance aux décharges relativement bonnes. Pour l'électrode de haute précision, le matériau ayant une bonne résistance doit être sélectionné dans la mesure du possible.
3) Dureté Shore du matériau
Le graphite est plus dur que les matériaux métalliques et la perte de l'outil de coupe est supérieure à celle du métal coupant.
Dans le même temps, la dureté élevée du matériau graphite dans le contrôle des pertes par décharge est meilleure.
4) La résistivité inhérente du matériau
Le taux de décharge d'un matériau graphite à haute résistivité inhérente sera plus lent que celui à faible résistivité.
Plus la résistivité inhérente est élevée, plus la perte d'électrode est faible, mais plus la résistivité inhérente est élevée, la stabilité de la décharge sera affectée.
À l'heure actuelle, il existe de nombreuses qualités de graphite différentes disponibles auprès des principaux fournisseurs mondiaux de graphite.
Généralement, selon le diamètre moyen des particules des matériaux graphites à classer, le diamètre des particules ≤ 4 m est défini comme du graphite fin, les particules dans 5 ~ 10 m sont définies comme du graphite moyen, les particules dans 10 m au-dessus sont définies comme du graphite grossier.
Plus le diamètre des particules est petit, plus le matériau est cher, plus le matériau graphite peut être sélectionné en fonction des exigences et du coût de l'EDM.
3.Fabrication d'électrode en graphite
L'électrode de graphite est principalement réalisée par fraisage.
Du point de vue de la technologie de traitement, le graphite et le cuivre sont deux matériaux différents et leurs différentes caractéristiques de coupe doivent être maîtrisées.
Si l'électrode de graphite est traitée par le procédé d'électrode de cuivre, des problèmes surviendront inévitablement, tels qu'une fracture fréquente de la feuille, qui nécessite l'utilisation d'outils de coupe et de paramètres de coupe appropriés.
Usinage d'électrodes en graphite que l'usure des outils d'électrodes en cuivre, sur le plan économique, le choix de l'outil en carbure est le plus économique, choisissez l'outil de revêtement en diamant (appelé couteau en graphite), le prix est plus cher, mais l'outil de revêtement en diamant a une longue durée de vie, une précision de traitement élevée, le bénéfice économique global est bon.
La taille de l'angle avant de l'outil affecte également sa durée de vie, l'angle avant de 0° de l'outil sera jusqu'à 50 % plus élevé que l'angle avant de 15° de la durée de vie de l'outil, la stabilité de coupe est également meilleure, mais le plus l'angle est grand, meilleure est la surface d'usinage, l'utilisation d'un angle de 15° de l'outil peut obtenir la meilleure surface d'usinage.
La vitesse de coupe lors de l'usinage peut être ajustée en fonction de la forme de l'électrode, généralement 10 m/min, similaire à l'usinage de l'aluminium ou du plastique, l'outil de coupe peut être directement sur et hors de la pièce lors de l'usinage grossier, et le phénomène d'angle l'effondrement et la fragmentation se produisent facilement lors de l'usinage de finition, et la méthode de marche rapide du couteau léger est souvent adoptée.
L'électrode de graphite dans le processus de coupe produira beaucoup de poussière, afin d'éviter que les particules de graphite ne soient inhalées par la broche et la vis de la machine. Il existe actuellement deux solutions principales, l'une consiste à utiliser une machine de traitement de graphite spéciale, l'autre est le centre de traitement ordinaire. remise en état, équipée d'un dispositif spécial de dépoussiérage.
La fraiseuse spéciale à grande vitesse en graphite disponible sur le marché a une efficacité de fraisage élevée et peut facilement réaliser la fabrication d'électrodes complexes avec une haute précision et une bonne qualité de surface.
Si l'EDM est nécessaire pour fabriquer une électrode en graphite, il est recommandé d'utiliser un matériau en graphite fin avec un diamètre de particule plus petit.
Les performances d'usinage du graphite sont médiocres, plus le diamètre des particules est petit, plus l'efficacité de coupe peut être obtenue et les problèmes anormaux tels que les ruptures fréquentes de fil et les franges de surface peuvent être évités.
Paramètres 4.EDM de l'électrode en graphite
La sélection des paramètres EDM du graphite et du cuivre est très différente.
Les paramètres de l'EDM comprennent principalement le courant, la largeur d'impulsion, l'intervalle d'impulsion et la polarité.
Ce qui suit décrit les bases d’une utilisation rationnelle de ces principaux paramètres.
La densité de courant de l'électrode en graphite est généralement de 10 à 12 A/cm2, beaucoup plus grande que celle de l'électrode en cuivre. Par conséquent, dans la plage de courant autorisée dans la zone correspondante, plus le courant est sélectionné, plus la vitesse de traitement par décharge de graphite sera rapide, plus la perte d'électrode sera faible, mais la rugosité de la surface sera plus épaisse.
Plus la largeur d’impulsion est grande, plus la perte d’électrode sera faible.
Cependant, une largeur d'impulsion plus grande rendra la stabilité du traitement moins bonne, la vitesse de traitement plus lente et la surface plus rugueuse.
Afin de garantir une faible perte d'électrode lors de l'usinage grossier, une largeur d'impulsion relativement grande est généralement utilisée, ce qui permet de réaliser efficacement un usinage à faible perte d'électrode en graphite lorsque la valeur est comprise entre 100 et 300 US.
Afin d'obtenir une surface fine et un effet de décharge stable, une largeur d'impulsion plus petite doit être choisie.
En général, la largeur d'impulsion de l'électrode en graphite est environ 40 % inférieure à celle de l'électrode en cuivre.
L'intervalle d'impulsion affecte principalement la vitesse d'usinage par décharge et la stabilité de l'usinage. Plus la valeur est élevée, meilleure sera la stabilité de l'usinage, ce qui est utile pour obtenir une meilleure uniformité de surface, mais la vitesse d'usinage sera réduite.
À condition d'assurer la stabilité du traitement, une efficacité de traitement plus élevée peut être obtenue en choisissant un intervalle d'impulsions plus petit, mais lorsque l'état de décharge est instable, une efficacité de traitement plus élevée peut être obtenue en choisissant un intervalle d'impulsions plus grand.
Dans l'usinage par décharge d'électrodes de graphite, l'intervalle d'impulsion et la largeur d'impulsion sont généralement réglés à 1:1, tandis que dans l'usinage d'électrodes de cuivre, l'intervalle d'impulsion et la largeur d'impulsion sont généralement réglés à 1:3.
Sous traitement stable du graphite, le rapport de correspondance entre l'intervalle d'impulsion et la largeur d'impulsion peut être ajusté à 2:3.
Dans le cas d'une faible clairance des impulsions, il est avantageux de former une couche de recouvrement sur la surface de l'électrode, ce qui contribue à réduire la perte de l'électrode.
La sélection de polarité de l’électrode en graphite dans l’EDM est fondamentalement la même que celle de l’électrode en cuivre.
Selon l'effet de polarité de l'EDM, l'usinage à polarité positive est généralement utilisé lors de l'usinage de l'acier à matrice, c'est-à-dire que l'électrode est connectée au pôle positif de l'alimentation électrique et que la pièce est connectée au pôle négatif de l'alimentation électrique.
En utilisant un courant et une largeur d'impulsion importants, la sélection d'un usinage à polarité positive peut permettre d'obtenir une perte d'électrode extrêmement faible. Si la polarité est incorrecte, la perte d’électrode deviendra très importante.
Ce n'est que lorsque la surface doit être traitée finement que VDI18 (Ra0,8 m) et que la largeur d'impulsion est très petite que le traitement de polarité négative est utilisé pour obtenir une meilleure qualité de surface, mais la perte d'électrode est importante.
Désormais, les machines-outils CNC edM sont équipées de paramètres d'usinage par décharge de graphite.
L'utilisation des paramètres électriques est intelligente et peut être générée automatiquement par le système expert de la machine-outil.
Généralement, la machine peut configurer les paramètres de traitement optimisés en sélectionnant la paire de matériaux, le type d'application, la valeur de rugosité de surface et en saisissant la zone de traitement, la profondeur de traitement, la mise à l'échelle de la taille des électrodes, etc. Pendant la programmation.
Ensemble pour électrode de graphite de paramètres de traitement riches de la bibliothèque de machines-outils EDM, le type de matériau peut choisir dans le graphite grossier, le graphite, le graphite correspond à une variété de matériaux de pièce à usiner, pour subdiviser le type d'application pour le standard, rainure profonde, pointe pointue, grand zone, grande cavité, telle que fine, offre également une faible perte, standard, haute efficacité et ainsi de suite les nombreux types de choix de priorité de traitement.
5.Conclusion
Le nouveau matériau d'électrode en graphite mérite d'être vigoureusement popularisé et ses avantages seront progressivement reconnus et acceptés par l'industrie nationale de fabrication de moules.
La sélection correcte des matériaux d'électrode en graphite et l'amélioration des liens technologiques associés apporteront aux entreprises de fabrication de moules un rendement élevé, une qualité élevée et des avantages à faible coût.
Heure de publication : 04 décembre 2020