1. 흑연 재료의 EDM 특성.
1.1.방전 가공 속도.
흑연은 녹는점이 3,650°C로 매우 높은 비금속 재료인 반면, 구리는 녹는점이 1,083°C이므로 흑연 전극은 더 큰 전류 설정 조건을 견딜 수 있습니다.
방전 면적과 전극 크기의 규모가 클수록 흑연 재료의 고효율 황삭 가공의 장점이 더욱 분명해집니다.
흑연의 열전도율은 구리의 1/3 수준이며, 방전 과정에서 발생하는 열을 이용하여 금속 물질을 보다 효과적으로 제거할 수 있습니다. 따라서 중간 및 미세 가공에서는 흑연의 가공 효율이 구리 전극의 가공 효율보다 높습니다.
처리 경험에 따르면 올바른 사용 조건에서 흑연 전극의 방전 처리 속도는 구리 전극의 방전 처리 속도보다 1.5~2배 빠릅니다.
1.2.전극 소모.
흑연 전극은 가공 중에 생성된 탄소강 공작물을 포함하여 적절한 황삭 설정 조건 하에서 고전류 조건을 견딜 수 있는 특성을 가지며, 고온에서 탄소 입자의 분해, 극성 효과, 가공 유체의 내용물 및 작동 유체 제거를 포함합니다. 내용물을 부분적으로 제거하면 탄소 입자가 전극 표면에 달라붙어 보호 층을 형성하고 거친 가공 시 흑연 전극의 손실이 적거나 심지어 "폐기물 없음"을 보장합니다.
EDM의 주전극 손실은 거친 가공으로 인해 발생합니다. 마무리 설정 조건에서는 손실율이 높지만 부품에 대한 가공 여유가 작아 전체 손실도 낮습니다.
일반적으로 대전류의 황삭가공에서는 흑연전극의 손실이 구리전극보다 적고, 정삭가공에서는 구리전극보다 약간 더 손실이 크다. 흑연 전극의 전극 손실은 비슷합니다.
1.3.표면 품질.
흑연 재료의 입자 직경은 EDM의 표면 거칠기에 직접적인 영향을 미칩니다. 직경이 작을수록 표면 거칠기가 낮아집니다.
몇 년 전에는 흑연 재료 직경이 5미크론인 입자 직경을 사용하여 최상의 표면이 VDI18 edm(Ra0.8 미크론)에 도달했지만 요즘 흑연 재료의 입자 직경은 최상의 표면인 3미크론 파이 이내를 달성할 수 있었습니다. 안정적인 VDI12 edm(Ra0.4μm) 이상의 정교한 수준을 달성할 수 있지만 흑연 전극은 edm을 반영합니다.
구리 소재는 저항률이 낮고 구조가 치밀하며 어려운 조건에서도 안정적으로 가공할 수 있습니다. 표면 거칠기는 Ra0.1m 미만일 수 있으며 거울로 처리할 수 있습니다.
따라서 방전 가공이 극히 미세한 표면을 추구하는 경우 전극으로 구리 소재를 사용하는 것이 더 적합하며 이는 흑연 전극보다 구리 전극의 주요 장점입니다.
그러나 구리 전극은 큰 전류 설정 조건에서 전극 표면이 거칠어지기 쉽고 심지어 균열이 나타나며 흑연 재료에는 이러한 문제가 없습니다. 금형 가공에 대한 VDI26(Ra2.0 마이크론)의 표면 거칠기 요구 사항은 다음과 같습니다. 흑연 전극은 거친 가공에서 미세 가공까지 가능하며 균일한 표면 효과, 표면 결함을 실현합니다.
또한, 흑연과 구리의 구조가 다르기 때문에 흑연 전극의 표면 방전 부식점이 구리 전극보다 더 규칙적입니다. 따라서 VDI20 이상의 동일한 표면 거칠기를 가공할 경우 흑연 전극으로 가공한 공작물의 표면 입도가 더 뚜렷하며 이러한 입자 표면 효과는 구리 전극의 방전 표면 효과보다 우수합니다.
1.4.가공 정확도.
흑연 재료의 열팽창 계수는 작고 구리 재료의 열팽창 계수는 흑연 재료의 4배이므로 방전 처리에서 흑연 전극은 구리 전극보다 변형되기 쉽기 때문에 보다 안정적이고 신뢰할 수 있는 처리 정확도.
특히 깊고 좁은 리브 가공의 경우 국부적인 고온으로 인해 구리 전극이 쉽게 휘어지지만 흑연 전극은 그렇지 않습니다.
깊이-직경 비율이 큰 구리 전극의 경우 가공 설정 중에 크기를 수정하기 위해 특정 열팽창 값을 보상해야 하지만 흑연 전극은 필요하지 않습니다.
1.5.전극 중량.
흑연 재료는 구리보다 밀도가 낮고, 같은 부피의 흑연 전극의 무게는 구리 전극의 1/5에 불과합니다.
흑연의 사용은 대용량 전극에 매우 적합하여 EDM 공작 기계 스핀들의 부하를 크게 줄이는 것을 볼 수 있습니다. 전극은 무게가 커서 클램핑에 불편을 주지 않으며, 가공 등에서 편향 변위가 발생합니다. 대규모 금형 가공에 흑연 전극을 사용하는 것은 큰 의의가 있음을 알 수 있습니다.
1.6.전극 제작의 어려움.
흑연 재료의 가공 성능이 좋습니다. 절단 저항은 구리의 1/4에 불과합니다. 올바른 가공 조건에서 흑연 전극의 밀링 효율은 구리 전극의 2~3배입니다.
흑연전극은 앵글 클리어가 용이하며, 여러 개의 전극으로 마무리해야 하는 작업물을 하나의 전극으로 가공하는데 사용할 수 있습니다.
흑연 재료의 독특한 입자 구조는 전극 밀링 및 성형 후에 버가 발생하는 것을 방지합니다. 이는 복잡한 모델링에서 버가 쉽게 제거되지 않을 때 사용 요구 사항을 직접 충족할 수 있으므로 전극을 수동으로 연마하는 과정을 없애고 모양을 피할 수 있습니다. 연마로 인한 변화 및 사이즈 오차.
흑연은 먼지 축적이기 때문에 흑연을 밀링하면 많은 먼지가 생성되므로 밀링 기계에는 씰과 먼지 수집 장치가 있어야 합니다.
흑연 전극을 가공하기 위해 edM을 사용해야 하는 경우 가공 성능은 구리 재료만큼 좋지 않으며 절단 속도는 구리보다 약 40% 느립니다.
1.7.전극 설치 및 사용.
흑연 재료는 접착성이 좋습니다. 전극을 밀링하고 방전하여 흑연을 고정물과 결합시키는 데 사용할 수 있으므로 전극 재료에 나사 구멍을 가공하는 절차를 절약하고 작업 시간을 절약할 수 있습니다.
흑연 재료는 상대적으로 부서지기 쉬우며, 특히 작고 좁고 긴 전극은 사용 중 외력을 가하면 부서지기 쉽지만 전극이 손상되었음을 즉시 알 수 있습니다.
구리 전극의 경우 구부러지기만 하고 부러지지 않습니다. 이는 매우 위험하고 사용 과정에서 찾기 어렵고 공작물의 스크랩으로 이어지기 쉽습니다.
1.8.가격.
구리 재료는 재생 불가능한 자원이므로 가격 추세는 점점 더 비싸지고 흑연 재료 가격은 안정되는 경향이 있습니다.
최근 몇 년 동안 구리 재료 가격이 오르면서 흑연의 주요 제조업체는 흑연 생산 공정을 개선하여 경쟁 우위를 확보하고 있으며 현재 동일한 수량에서 흑연 전극 재료 가격의 일반화와 구리 전극 재료 가격은 상당히 높지만 흑연은 구리 전극을 사용하는 것보다 효율적인 가공을 달성할 수 있어 많은 작업 시간을 절약할 수 있으며 이는 직접적으로 생산 비용을 절감하는 것과 같습니다.
요약하자면, 흑연 전극의 8edM 특성 중 장점은 분명합니다. 전극 밀링 및 방전 처리 효율이 구리 전극보다 훨씬 우수합니다. 큰 전극은 무게가 작고 치수 안정성이 좋으며 얇은 전극은 쉽게 변형되지 않으며 표면 질감이 구리 전극보다 좋습니다.
흑연 재료의 단점은 VDI12(Ra0.4m) 하의 미세 표면 방전 가공에 적합하지 않고, edM을 사용하여 전극을 만드는 효율이 낮다는 점이다.
그러나 실용적인 관점에서 볼 때 중국 흑연 재료의 효과적인 홍보에 영향을 미치는 중요한 이유 중 하나는 밀링 전극에 특수 흑연 가공 기계가 필요하다는 것입니다. 이는 금형 기업, 일부 소규모 기업의 가공 장비에 대한 새로운 요구 사항을 제시합니다. 이 상태가 아닐 수도 있습니다.
일반적으로 흑연 전극의 장점은 대부분의 edM 처리 상황에 적용되며 대중화 및 적용할 가치가 있으며 상당한 장기적 이점을 제공합니다. 미세한 표면 처리의 부족함은 구리 전극을 사용하여 보완할 수 있습니다.
2. EDM용 흑연 전극 소재의 선정
흑연 재료의 경우 재료의 성능을 직접적으로 결정하는 다음과 같은 네 가지 지표가 있습니다.
1) 재료의 평균 입경
재료의 평균 입자 직경은 재료의 토출 상태에 직접적인 영향을 미칩니다.
흑연재료의 평균입자가 작을수록 방전이 균일하고 방전상태가 안정되며 표면품질이 좋아지고 손실이 적어집니다.
평균 입자 크기가 클수록 거친 가공에서는 더 좋은 제거율을 얻을 수 있지만 표면 마무리 효과가 떨어지고 전극 손실이 큽니다.
2) 재료의 굽힘강도
재료의 굽힘 강도는 재료의 강도를 직접적으로 반영하며 내부 구조의 견고성을 나타냅니다.
강도가 높은 재료는 비교적 방전 저항 성능이 좋습니다. 정밀도가 높은 전극을 위해서는 가능한 한 강도가 좋은 재료를 선택해야 합니다.
3) 재료의 쇼어 경도
흑연은 금속 재료보다 단단하며 절삭 공구의 손실은 절삭 금속의 손실보다 큽니다.
동시에, 방전 손실 제어에서 흑연 재료의 높은 경도가 더 좋습니다.
4) 재료의 고유 저항력
고유 저항률이 높은 흑연 재료의 방전 속도는 저항률이 낮은 흑연 재료보다 느립니다.
고유 저항률이 높을수록 전극 손실은 작아지지만 고유 저항률이 높을수록 방전 안정성에 영향을 미칩니다.
현재 세계 최고의 흑연 공급업체에서 다양한 등급의 흑연을 구입할 수 있습니다.
일반적으로 분류되는 흑연재료의 평균입경에 따라 입경이 4m 이하인 것을 미세흑연, 5~10m의 입자를 중흑연, 10m 이상의 입자를 조흑연으로 정의한다.
입자 직경이 작을수록 재료의 가격이 비싸지며 EDM의 요구 사항 및 비용에 따라 더 적합한 흑연 재료를 선택할 수 있습니다.
3.흑연전극 제작
흑연 전극은 주로 밀링으로 만들어집니다.
가공 기술의 관점에서 볼 때 흑연과 구리는 서로 다른 두 가지 재료이므로 서로 다른 절단 특성을 숙지해야 합니다.
흑연 전극을 구리 전극 가공으로 가공하는 경우 시트가 자주 파손되는 등의 문제가 필연적으로 발생하므로 적절한 절삭 공구 및 절삭 매개 변수를 사용해야 합니다.
구리 전극 공구 마모보다 흑연 전극 가공은 경제적 고려 사항에서 초경 공구 선택이 가장 경제적이며 다이아몬드 코팅 공구(흑연 칼이라고 함)를 선택하는 것이 더 비싸지만 다이아몬드 코팅 공구 수명이 길고 가공 정밀도가 높으며 전반적인 경제적 이익이 좋습니다.
공구의 전면 각도 크기도 수명에 영향을 미치며, 공구의 0° 전면 각도는 도구 수명의 15° 전면 각도보다 최대 50% 더 높으며 절단 안정성도 더 좋습니다. 각도가 클수록 가공 표면이 좋아지며, 공구의 15° 각도를 사용하면 최상의 가공 표면을 얻을 수 있습니다.
가공 중 절삭 속도는 전극의 형상에 따라 조정될 수 있으며 일반적으로 10m/min으로 알루미늄 또는 플라스틱 가공과 유사하며 거친 가공 시 절삭 공구가 공작물에 직접 장착 및 분리될 수 있으며 각도 현상이 발생합니다. 정삭가공시 무너짐, 깨짐이 발생하기 쉬우며 가벼운 칼로 빠르게 걷는 방식을 채택하는 경우가 많습니다.
절단 공정에서 흑연 전극은 많은 먼지를 생성합니다. 흑연 입자가 기계 스핀들과 나사로 흡입되는 것을 방지하기 위해 현재 두 가지 주요 솔루션이 있습니다. 하나는 특수 흑연 가공 기계를 사용하는 것이고 다른 하나는 일반 가공 센터입니다. 특수 집진 장치를 장착한 수리품입니다.
시중에 판매되는 특수 흑연 고속 밀링 머신은 밀링 효율이 높으며 높은 정밀도와 우수한 표면 품질로 복잡한 전극 제조를 쉽게 완료할 수 있습니다.
흑연 전극을 만들기 위해 EDM이 필요한 경우 입자 직경이 더 작은 미세 흑연 재료를 사용하는 것이 좋습니다.
흑연의 가공 성능은 열악하고 입자 직경이 작을수록 절단 효율이 높아지며 빈번한 단선 및 표면 줄무늬와 같은 비정상적인 문제를 피할 수 있습니다.
4. 흑연 전극의 EDM 매개변수
흑연과 구리의 EDM 매개변수 선택은 상당히 다릅니다.
EDM의 매개변수에는 주로 전류, 펄스 폭, 펄스 간격 및 극성이 포함됩니다.
다음은 이러한 주요 매개변수를 합리적으로 사용하기 위한 근거를 설명합니다.
흑연 전극의 전류 밀도는 일반적으로 10~12 A/cm2로 구리 전극의 전류 밀도보다 훨씬 큽니다. 따라서 해당 영역에 허용되는 전류 범위 내에서 전류를 크게 선택할수록 흑연 방전 처리 속도가 빨라지고 전극 손실은 작아지지만 표면 거칠기는 두꺼워지게 됩니다.
펄스 폭이 클수록 전극 손실은 낮아집니다.
그러나 펄스 폭이 클수록 처리 안정성이 저하되고 처리 속도가 느려지고 표면이 거칠어집니다.
거친 가공 중 낮은 전극 손실을 보장하기 위해 일반적으로 상대적으로 큰 펄스 폭이 사용되며 값이 100에서 300 US 사이일 때 흑연 전극의 저손실 가공을 효과적으로 실현할 수 있습니다.
미세한 표면과 안정적인 방전 효과를 얻으려면 더 작은 펄스 폭을 선택해야 합니다.
일반적으로 흑연 전극의 펄스 폭은 구리 전극의 펄스 폭보다 약 40% 정도 작습니다.
펄스 갭은 주로 방전 가공 속도와 가공 안정성에 영향을 미칩니다. 값이 클수록 가공 안정성이 좋아져 표면 균일성을 얻는 데 도움이 되지만 가공 속도가 느려집니다.
처리 안정성이 보장되는 조건에서는 더 작은 펄스 갭을 선택하면 더 높은 처리 효율을 얻을 수 있지만, 방전 상태가 불안정한 경우 더 큰 펄스 갭을 선택하면 더 높은 처리 효율을 얻을 수 있습니다.
흑연 전극 방전 가공에서는 펄스 간격과 펄스 폭이 일반적으로 1:1로 설정되는 반면, 구리 전극 가공에서는 펄스 간격과 펄스 폭이 일반적으로 1:3으로 설정됩니다.
안정적인 흑연 처리에서는 펄스 간격과 펄스 폭의 매칭 비율을 2:3으로 조정할 수 있습니다.
펄스 간극이 작은 경우에는 전극 표면에 피복층을 형성하는 것이 유리하며 이는 전극 손실을 줄이는 데 도움이 됩니다.
EDM에서 흑연 전극의 극성 선택은 기본적으로 구리 전극의 극성 선택과 동일합니다.
EDM의 극성 효과에 따라 양극성 가공은 일반적으로 금형 강철을 가공할 때 사용됩니다. 즉, 전극은 전원 공급 장치의 양극에 연결되고 공작물은 전원 공급 장치의 음극에 연결됩니다.
큰 전류와 펄스 폭을 사용하여 양극성 가공을 선택하면 전극 손실이 매우 낮아집니다. 극성이 틀리면 전극 손실이 매우 커집니다.
VDI18(Ra0.8m) 이하로 표면을 미세 가공해야 하고 펄스 폭이 매우 작은 경우에만 음극성 처리를 사용하여 더 나은 표면 품질을 얻지만 전극 손실이 큽니다.
이제 CNC edM 공작 기계에는 흑연 방전 가공 매개변수가 장착되어 있습니다.
전기 매개변수의 사용은 지능적이며 공작 기계의 전문가 시스템에 의해 자동으로 생성될 수 있습니다.
일반적으로 기계는 프로그래밍 중에 재료 쌍, 적용 유형, 표면 거칠기 값을 선택하고 처리 영역, 처리 깊이, 전극 크기 스케일링 등을 입력하여 최적화된 처리 매개변수를 구성할 수 있습니다.
EDM 공작 기계 라이브러리의 풍부한 처리 매개변수의 흑연 전극용 세트, 재료 유형은 거친 흑연, 흑연, 흑연에서 선택할 수 있으며 다양한 공작물 재료에 해당하며 표준, 깊은 홈, 날카로운 포인트, 대형에 대한 적용 유형을 세분화합니다. 미세하고 같은 면적, 큰 캐비티는 또한 저손실, 표준, 고효율 등 다양한 종류의 처리 우선 순위 선택을 제공합니다.
5.결론
새로운 흑연 전극 재료는 적극적으로 대중화할 가치가 있으며 그 장점은 점차적으로 국내 금형 제조 업계에서 인정되고 받아들여질 것입니다.
흑연 전극 재료의 올바른 선택과 관련 기술 연계의 개선은 금형 제조 기업에 고효율, 고품질 및 저비용 이점을 가져다 줄 것입니다.
게시 시간: 2020년 12월 4일