1. Karakteristik EDM bahan grafit.
1.1.Kecepatan pemesinan pelepasan.
Grafit merupakan material non logam yang memiliki titik leleh sangat tinggi yakni 3.650 °C, sedangkan tembaga memiliki titik leleh 1.083 °C, sehingga elektroda grafit mampu bertahan pada kondisi pengaturan arus yang lebih besar.
Ketika area pelepasan dan skala ukuran elektroda lebih besar, keuntungan dari pemesinan kasar material grafit dengan efisiensi tinggi lebih jelas terlihat.
Konduktivitas termal grafit adalah 1/3 dari tembaga, dan panas yang dihasilkan selama proses pelepasan dapat digunakan untuk menghilangkan material logam secara lebih efektif. Oleh karena itu, efisiensi pemrosesan grafit lebih tinggi daripada elektroda tembaga dalam pemrosesan sedang dan halus.
Menurut pengalaman pemrosesan, kecepatan pemrosesan pelepasan elektroda grafit 1,5~2 kali lebih cepat daripada elektroda tembaga dalam kondisi penggunaan yang benar.
1.2. Konsumsi elektroda.
Elektroda grafit memiliki karakter yang dapat menahan kondisi arus tinggi, selain itu, di bawah kondisi pengaturan pengasaran yang tepat, termasuk benda kerja baja karbon yang diproduksi selama penghilangan konten pemesinan dan dekomposisi partikel karbon pada suhu tinggi dari fluida kerja, efek polaritas, di bawah tindakan penghilangan sebagian konten, partikel karbon akan menempel pada permukaan elektroda untuk membentuk lapisan pelindung, memastikan elektroda grafit dalam kerugian kecil dalam pemesinan kasar, atau bahkan "tanpa limbah".
Kerugian elektroda utama dalam EDM berasal dari pemesinan kasar. Meskipun tingkat kerugiannya tinggi dalam kondisi pengaturan finishing, kerugian keseluruhannya juga rendah karena kelonggaran pemesinan kecil yang disediakan untuk komponen.
Secara umum, rugi elektroda grafit lebih kecil daripada rugi elektroda tembaga pada pemesinan kasar arus besar dan sedikit lebih besar daripada rugi elektroda tembaga pada pemesinan akhir. Rugi elektroda elektroda grafit serupa.
1.3. Kualitas permukaan.
Diameter partikel material grafit secara langsung memengaruhi kekasaran permukaan EDM. Semakin kecil diameternya, semakin rendah kekasaran permukaan yang dapat diperoleh.
Beberapa tahun yang lalu menggunakan partikel phi 5 mikron dalam bahan grafit berdiameter, permukaan terbaik hanya dapat mencapai VDI18 edm (Ra0,8 mikron), saat ini diameter butiran bahan grafit telah mampu mencapai dalam 3 mikron phi, permukaan terbaik dapat mencapai VDI12 edm yang stabil (Ra0,4 mu m) atau tingkat yang lebih canggih, tetapi elektroda grafit untuk mencerminkan edm.
Material tembaga memiliki resistivitas rendah dan struktur kompak, serta dapat diproses secara stabil dalam kondisi sulit. Kekasaran permukaannya dapat kurang dari Ra0,1 m, dan dapat diproses dengan cermin.
Dengan demikian, jika pemesinan pelepasan mengejar permukaan yang sangat halus, lebih cocok menggunakan material tembaga sebagai elektroda, yang merupakan keuntungan utama elektroda tembaga dibandingkan elektroda grafit.
Namun, pada kondisi pengaturan arus besar, permukaan elektroda mudah menjadi kasar, bahkan muncul retakan, sedangkan material grafit tidak akan mengalami masalah ini. Persyaratan kekasaran permukaan untuk VDI26 (Ra2,0 mikron) berkaitan dengan pemrosesan cetakan. Dengan menggunakan elektroda grafit, pemrosesan dari kasar hingga halus dapat dilakukan, menghasilkan efek permukaan yang seragam dan cacat permukaan.
Selain itu, karena struktur grafit dan tembaga yang berbeda, titik korosi pelepasan permukaan elektroda grafit lebih teratur daripada elektroda tembaga. Oleh karena itu, ketika kekasaran permukaan yang sama dari VDI20 atau lebih tinggi diproses, granularitas permukaan benda kerja yang diproses oleh elektroda grafit lebih jelas, dan efek permukaan butiran ini lebih baik daripada efek permukaan pelepasan elektroda tembaga.
1.4.Ketepatan pemesinan.
Koefisien ekspansi termal bahan grafit kecil, koefisien ekspansi termal bahan tembaga adalah 4 kali lipat dari bahan grafit, sehingga dalam pemrosesan pelepasan, elektroda grafit kurang rentan terhadap deformasi daripada elektroda tembaga, yang dapat memperoleh akurasi pemrosesan yang lebih stabil dan andal.
Terutama ketika tulang rusuk yang dalam dan sempit diproses, suhu tinggi setempat membuat elektroda tembaga mudah bengkok, tetapi elektroda grafit tidak.
Untuk elektroda tembaga dengan rasio kedalaman-diameter besar, nilai ekspansi termal tertentu harus dikompensasi untuk mengoreksi ukuran selama pengaturan pemesinan, sedangkan elektroda grafit tidak diperlukan.
1.5. Berat elektroda.
Bahan grafit kurang padat daripada tembaga, dan berat elektroda grafit dengan volume yang sama hanya 1/5 dari berat elektroda tembaga.
Dapat dilihat bahwa penggunaan grafit sangat cocok untuk elektroda dengan volume besar, yang sangat mengurangi beban spindel mesin perkakas EDM. Elektroda tidak akan menyebabkan ketidaknyamanan dalam penjepitan karena beratnya yang besar, dan akan menghasilkan perpindahan defleksi dalam pemrosesan, dsb. Dapat dilihat bahwa penggunaan elektroda grafit sangat penting dalam pemrosesan cetakan skala besar.
1.6.Kesulitan pembuatan elektroda.
Kinerja pemesinan material grafit bagus. Ketahanan pemotongannya hanya 1/4 dari tembaga. Di bawah kondisi pemrosesan yang benar, efisiensi penggilingan elektroda grafit adalah 2~3 kali lipat dari elektroda tembaga.
Elektroda grafit mudah dibersihkan Sudutnya, dan dapat digunakan untuk memproses benda kerja yang harus diselesaikan dengan beberapa elektroda menjadi satu elektroda saja.
Struktur partikel bahan grafit yang unik mencegah timbulnya gerinda setelah penggilingan dan pembentukan elektroda, yang secara langsung dapat memenuhi persyaratan penggunaan ketika gerinda tidak mudah dihilangkan dalam pemodelan yang rumit, sehingga menghilangkan proses pemolesan elektroda secara manual dan menghindari perubahan bentuk serta kesalahan ukuran yang disebabkan oleh pemolesan.
Perlu diketahui, karena grafit bersifat akumulasi debu, penggilingan grafit akan menghasilkan banyak debu, sehingga mesin penggilingan harus memiliki segel dan alat pengumpul debu.
Jika perlu menggunakan edM untuk memproses elektroda grafit, kinerja pemrosesannya tidak sebaik material tembaga, kecepatan pemotongannya sekitar 40% lebih lambat dari tembaga.
1.7.Pemasangan dan penggunaan elektroda.
Material grafit memiliki sifat ikatan yang baik. Material ini dapat digunakan untuk mengikat grafit dengan perlengkapan dengan cara menggiling elektroda dan melepaskan muatan, yang dapat menghemat prosedur pemesinan lubang sekrup pada material elektroda dan menghemat waktu pengerjaan.
Bahan grafit relatif rapuh, terutama elektroda yang kecil, sempit dan panjang, yang mudah patah ketika terkena gaya luar saat penggunaan, tetapi dapat segera diketahui bahwa elektroda tersebut telah rusak.
Jika elektrodanya adalah tembaga, ia hanya akan bengkok dan tidak akan patah, hal ini sangat berbahaya dan sulit ditemukan dalam proses penggunaan, serta akan mudah menyebabkan terkikisnya benda kerja.
1.8.Harga.
Material tembaga merupakan sumber daya yang tidak dapat diperbarui, tren harganya akan semakin mahal, sedangkan harga material grafit cenderung stabil.
Harga material tembaga meningkat dalam beberapa tahun terakhir, produsen utama grafit meningkatkan proses dalam produksi grafit sehingga menghasilkan keunggulan kompetitif. Sekarang, di bawah volume yang sama, harga material elektroda grafit secara umum sama dengan harga material elektroda tembaga. Namun, grafit dapat mencapai pemrosesan yang efisien, yang menghemat banyak jam kerja daripada penggunaan elektroda tembaga, yang setara dengan pengurangan langsung biaya produksi.
Singkatnya, di antara 8 karakteristik edM elektroda grafit, keunggulannya jelas: efisiensi elektroda penggilingan dan pemrosesan pelepasan secara signifikan lebih baik daripada elektroda tembaga; elektroda besar memiliki bobot yang kecil, stabilitas dimensi yang baik, elektroda tipis tidak mudah berubah bentuk, dan tekstur permukaan lebih baik daripada elektroda tembaga.
Kerugian dari bahan grafit adalah tidak cocok untuk pemrosesan pelepasan permukaan halus di bawah VDI12 (Ra0,4 m), dan efisiensi penggunaan edM untuk membuat elektroda rendah.
Namun, dari sudut pandang praktis, salah satu alasan penting yang memengaruhi promosi material grafit yang efektif di Tiongkok adalah bahwa mesin pengolah grafit khusus diperlukan untuk elektroda penggilingan, yang mengajukan persyaratan baru untuk peralatan pemrosesan perusahaan cetakan, beberapa perusahaan kecil mungkin tidak memiliki kondisi ini.
Secara umum, keunggulan elektroda grafit mencakup sebagian besar kesempatan pemrosesan edM, dan layak dipopulerkan dan diaplikasikan, dengan manfaat jangka panjang yang cukup besar. Kekurangan pemrosesan permukaan halus dapat diatasi dengan penggunaan elektroda tembaga.
2. Pemilihan bahan elektroda grafit untuk EDM
Untuk material grafit, terdapat empat indikator utama berikut yang secara langsung menentukan kinerja material:
1) Rata-rata diameter partikel material
Diameter partikel rata-rata material secara langsung mempengaruhi kondisi pelepasan material.
Makin kecil rata-rata partikel bahan grafit, makin seragam pelepasannya, makin stabil kondisi pelepasannya, makin baik kualitas permukaannya, dan makin kecil pula kehilangannya.
Semakin besar ukuran partikel rata-rata, semakin baik laju penghilangan yang dapat diperoleh dalam pemesinan kasar, tetapi efek permukaan penyelesaiannya buruk dan kehilangan elektrodanya besar.
2) Kekuatan lentur material
Kekuatan lentur suatu material merupakan cerminan langsung kekuatannya, yang menunjukkan kekencangan struktur internalnya.
Material dengan kekuatan tinggi memiliki kinerja ketahanan pelepasan muatan yang relatif baik. Untuk elektroda dengan presisi tinggi, material dengan kekuatan yang baik harus dipilih sejauh mungkin.
3) Kekerasan pantai material
Grafit lebih keras daripada bahan logam, dan kehilangan alat pemotong lebih besar daripada kehilangan logam pemotong.
Pada saat yang sama, kekerasan tinggi bahan grafit dalam pengendalian kehilangan pelepasan lebih baik.
4) Resistivitas bawaan material
Laju pelepasan material grafit dengan resistivitas intrinsik tinggi akan lebih lambat dibanding material dengan resistivitas rendah.
Makin tinggi resistivitas inheren, makin kecil rugi elektroda, tetapi makin tinggi resistivitas inheren, stabilitas pelepasan akan terpengaruh.
Saat ini, ada banyak jenis grafit yang tersedia dari pemasok grafit terkemuka di dunia.
Umumnya menurut diameter partikel rata-rata bahan grafit yang akan diklasifikasikan, diameter partikel ≤ 4 m didefinisikan sebagai grafit halus, partikel dalam 5~ 10 m didefinisikan sebagai grafit sedang, partikel dalam 10 m ke atas didefinisikan sebagai grafit kasar.
Semakin kecil diameter partikel, semakin mahal harga bahannya, semakin cocok bahan grafit yang dapat dipilih sesuai dengan kebutuhan dan biaya EDM.
3.Pembuatan elektroda grafit
Elektroda grafit terutama dibuat melalui penggilingan.
Dari sudut pandang teknologi pemrosesan, grafit dan tembaga adalah dua bahan yang berbeda, dan karakteristik pemotongannya yang berbeda harus dikuasai.
Jika elektroda grafit diproses dengan proses elektroda tembaga, masalah pasti akan muncul, seperti seringnya lembaran retak, yang memerlukan penggunaan alat pemotong dan parameter pemotongan yang tepat.
Pemesinan elektroda grafit lebih tahan aus daripada alat elektroda tembaga. Dari segi ekonomi, pemilihan alat karbida adalah yang paling ekonomis. Memilih alat pelapis berlian (disebut pisau grafit) harganya lebih mahal. Namun, alat pelapis berlian memiliki masa pakai yang lama, presisi pemrosesan tinggi, dan manfaat ekonomi keseluruhannya bagus.
Besarnya sudut depan alat juga mempengaruhi masa pakainya. Sudut depan alat 0 derajat akan 50% lebih tinggi dari sudut depan alat 15 derajat, masa pakai alat juga lebih lama, stabilitas pemotongan juga lebih baik. Namun, semakin besar sudutnya, semakin baik pula permukaan pemesinan. Penggunaan sudut alat 15 derajat dapat menghasilkan permukaan pemesinan terbaik.
Kecepatan pemotongan pada pemesinan dapat diatur menurut bentuk elektroda, biasanya 10m/menit, mirip dengan pemesinan aluminium atau plastik, alat pemotong dapat langsung dipasang dan dilepas dari benda kerja pada pemesinan kasar, dan fenomena keruntuhan sudut dan fragmentasi mudah terjadi pada pemesinan akhir, dan cara berjalan cepat pisau ringan sering diadopsi.
Elektroda grafit dalam proses pemotongan akan menghasilkan banyak debu, untuk menghindari partikel grafit terhirup ke spindel dan sekrup mesin, ada dua solusi utama saat ini, salah satunya adalah dengan menggunakan mesin pengolah grafit khusus, yang lainnya adalah perbaikan pusat pemrosesan biasa, dilengkapi dengan perangkat pengumpul debu khusus.
Mesin penggilingan grafit berkecepatan tinggi khusus di pasaran memiliki efisiensi penggilingan tinggi dan dapat dengan mudah menyelesaikan pembuatan elektroda kompleks dengan presisi tinggi dan kualitas permukaan yang baik.
Jika EDM diperlukan untuk membuat elektroda grafit, disarankan untuk menggunakan bahan grafit halus dengan diameter partikel yang lebih kecil.
Kinerja pemesinan grafit buruk, semakin kecil diameter partikelnya, semakin tinggi efisiensi pemotongan yang dapat diperoleh, dan masalah abnormal seperti seringnya kawat putus dan pinggiran permukaan dapat dihindari.
4. Parameter EDM elektroda grafit
Pemilihan parameter EDM grafit dan tembaga sangat berbeda.
Parameter EDM terutama meliputi arus, lebar pulsa, celah pulsa dan polaritas.
Berikut ini dijelaskan dasar untuk penggunaan rasional parameter utama ini.
Kepadatan arus elektroda grafit umumnya 10~12 A/cm2, jauh lebih besar daripada elektroda tembaga. Oleh karena itu, dalam kisaran arus yang diizinkan di area yang sesuai, semakin besar arus yang dipilih, semakin cepat kecepatan pemrosesan pelepasan grafit, semakin kecil kerugian elektroda, tetapi kekasaran permukaan akan lebih tebal.
Makin besar lebar pulsa, makin rendah pula kehilangan elektrodanya.
Namun, lebar pulsa yang lebih besar akan memperburuk stabilitas pemrosesan, dan kecepatan pemrosesan lebih lambat serta permukaan lebih kasar.
Untuk memastikan kehilangan elektroda rendah selama pemesinan kasar, lebar pulsa yang relatif besar biasanya digunakan, yang secara efektif dapat mewujudkan pemesinan elektroda grafit dengan kehilangan rendah ketika nilainya berada antara 100 dan 300 US.
Untuk memperoleh permukaan halus dan efek pelepasan stabil, lebar pulsa yang lebih kecil harus dipilih.
Secara umum, lebar pulsa elektroda grafit sekitar 40% lebih kecil dari elektroda tembaga
Kesenjangan pulsa terutama memengaruhi kecepatan pemesinan pelepasan dan stabilitas pemesinan. Semakin besar nilainya, semakin baik stabilitas pemesinan, yang membantu memperoleh keseragaman permukaan yang lebih baik, tetapi kecepatan pemesinan akan berkurang.
Bila stabilitas pemrosesan terjamin, efisiensi pemrosesan yang lebih tinggi dapat diperoleh dengan memilih celah pulsa yang lebih kecil, tetapi bila kondisi pelepasan tidak stabil, efisiensi pemrosesan yang lebih tinggi dapat diperoleh dengan memilih celah pulsa yang lebih besar.
Pada pemesinan pelepasan elektroda grafit, celah pulsa dan lebar pulsa biasanya ditetapkan pada 1:1, sedangkan pada pemesinan elektroda tembaga, celah pulsa dan lebar pulsa biasanya ditetapkan pada 1:3.
Di bawah pemrosesan grafit yang stabil, rasio pencocokan antara celah pulsa dan lebar pulsa dapat disesuaikan menjadi 2:3.
Dalam kasus pembersihan pulsa kecil, ada baiknya untuk membentuk lapisan penutup pada permukaan elektroda, yang berguna untuk mengurangi kehilangan elektroda.
Pemilihan polaritas elektroda grafit dalam EDM pada dasarnya sama dengan elektroda tembaga.
Menurut efek polaritas EDM, pemesinan polaritas positif biasanya digunakan saat pemesinan baja cetakan, yaitu elektroda dihubungkan ke kutub positif catu daya, dan benda kerja dihubungkan ke kutub negatif catu daya.
Dengan menggunakan arus dan lebar pulsa yang besar, pemilihan polaritas positif dapat menghasilkan rugi elektroda yang sangat rendah. Jika polaritasnya salah, rugi elektroda akan menjadi sangat besar.
Hanya ketika permukaan diharuskan diproses secara halus kurang dari VDI18 (Ra0,8 m) dan lebar pulsa sangat kecil, pemrosesan polaritas negatif digunakan untuk memperoleh kualitas permukaan yang lebih baik, tetapi kehilangan elektrodanya besar.
Sekarang peralatan mesin CNC edM dilengkapi dengan parameter pemesinan pelepasan grafit.
Penggunaan parameter kelistrikan bersifat cerdas dan dapat dihasilkan secara otomatis oleh sistem pakar pada peralatan mesin.
Secara umum, mesin dapat mengonfigurasi parameter pemrosesan yang dioptimalkan dengan memilih pasangan material, jenis aplikasi, nilai kekasaran permukaan dan memasukkan area pemrosesan, kedalaman pemrosesan, penskalaan ukuran elektroda, dll. Selama pemrograman.
Ditetapkan untuk elektroda grafit dari pustaka alat mesin edm yang kaya akan parameter pemrosesan, jenis material dapat dipilih dalam grafit kasar, grafit, grafit sesuai dengan berbagai material benda kerja, untuk membagi lagi jenis aplikasi untuk standar, alur dalam, titik tajam, area luas, rongga besar, seperti halus, juga menyediakan kehilangan rendah, standar, efisiensi tinggi dan sebagainya berbagai jenis pilihan prioritas pemrosesan.
5.Kesimpulan
Bahan elektroda grafit baru perlu dipopulerkan secara gencar dan keunggulannya akan secara bertahap diakui dan diterima oleh industri manufaktur cetakan dalam negeri.
Pemilihan bahan elektroda grafit yang tepat dan peningkatan hubungan teknologi terkait akan memberikan manfaat efisiensi tinggi, kualitas tinggi, dan biaya rendah bagi perusahaan manufaktur cetakan.
Waktu posting: 04-Des-2020