Температура плавления и теплопроводность рабочих металлов могут варьироваться от одного к другому, и операторам EDM (электроэрозионного станка) может потребоваться настроить такие параметры, как время включения, сила тока и полярность. Если один и тот же подход EDM используется независимо от обрабатываемого металла, конечный результат может быть значительно иным.
Теплопроводность-это физическое свойство, которое делает самую большую разницу в электроэрозионной обработке по той же причине, по которой оно помогает сократить время цикла формования: более высокая теплопроводность рассеивает тепло искры во время работы.
Параметры настройки мощности
Чтобы преодолеть любое неравенство в теплопроводности рабочих металлов, возможно, потребуется изменить три основных параметра настройки мощности:
Длительность искры электроэрозионного станка измеряется в микросекундах.
Пиковый ток (сила тока). Максимальный ток, доступный от каждого импульса от источника питания / генератора.
Полярность. Обозначение положительного или отрицательного электрического потенциала к электроду.
Как правило, параметры мощности EDM для инструментальной стали имеют положительную полярность и значение времени включения в диапазоне 50-100 микросекунд. Эти настройки обеспечивают оптимальное сочетание скорости и износа электрода. Более высокое время включения и положительная полярность приведут к более низкому износу электрода. Этот результат достигается с помощью процесса «реплицирования», в ходе которого расплавленные частицы из заготовки следуют за потоком электрического тока к электроду и сами пластины к поверхности графитового электрода, уменьшая количество износа, вызванного процессом ЭДМ.
При работе с медными сплавами наиболее эффективны отрицательная полярность и более низкие значения времени включения (12-20 микросекунд). «Реплицирование» электрода не происходит, потому что поток электрического тока обращен вспять и теперь движется к заготовке. Расплавленные металлические частицы не прижимаются к поверхности электрода. Частицы графита не могут воспроизвести заготовку, так как графит не плавится; он переходит из твердого состояния в газообразное. Это называется сублимацией.
Оператор определяет силу тока по величине площади фронтальной поверхности обрабатываемой детали. Значение силы тока будет выше при сжигании заготовки из медного сплава для поддержания той же интенсивности искры. Интенсивность искры — это количество энергии в Искре, которое контролируется временем включения, пиковым током и напряжением (время включения x пиковый ток x напряжение = интенсивность искры).
Выбор материала
Решение использовать либо стандартный графитовый, либо пропитанный медью графитовый электрод требует рассмотрения того, как каждый материал будет обрабатывать условия как механической обработки детали электрода, так и процесса EDM. Несколько факторов, которые следует учитывать, включают размер электрода, детали и время изготовления, стоимость, производительность во время процесса EDM, соответствие ожиданиям приоритета работы (скорость, износ и отделка поверхности) и количество полостей для сжигания.
Традиционно стандартный графит будет использоваться при электроэрозионной обработке инструментальной стали в положительной полярности для достижения более низкого износа электрода. При обжиге заготовки из медного сплава в отрицательной полярности предпочтителен пропитанный медью графитовый электрод. Это происходит из-за более низкого значения электрического сопротивления, которое позволяет большему проценту силы тока проникать через электрод и в зону ожога.
Материальное решение не столь очевидно, поскольку более одного металла будет EDM одновременно. Операторы должны учитывать вышеупомянутые факторы при выборе наиболее эффективного электродного материала для оптимизации процесса ЭДМ и повышения общей производительности.
Чтобы преодолеть любое неравенство в теплопроводности рабочих металлов, измените настройки мощности по времени включения, пиковому току (силе тока) и полярности.
Тестирования
Группа прикладных специалистов провела серию испытаний для проверки влияния материалов и параметров электроэрозионной обработки на одновременное погружение штампа инструментальной стали и медного сплава. Цель состояла в том, чтобы определить, какая установка мощности и материал электрода обеспечат наилучшую скорость удаления металла (скорость) и наименьший износ электрода, а также определить любые отклонения размеров или отделки поверхности от одного металла к другому.
Команда провела первоначальные испытания с использованием квадратного электрода размером 0,500 дюйма со стандартным графитом и пропитанным медью графитом, запрограммированным со стальными настройками времени включения 65 микросекунд, 20 пиковых усилителей и положительной полярности. Они использовали боковую промывку и скачкообразный цикл, чтобы поддерживать чистоту режущего состояния. Оператор останавливал каждое испытание через час и производил измерения. В целом скорость удаления металла была ниже, а износ электродов выше, чем ожидалось для установок сталелитейного станка (см. диаграмму).
Затем команда провела второй набор тестов, используя те же параметры тестирования, но запрограммированные с параметрами машины, более применимыми для медного сплава: 12 микросекунд времени включения, 80 пиковых усилителей и отрицательная полярность. Как стандартный, так и пропитанный медью графит показал улучшение с этими настройками по сравнению со стальными настройками в первом испытании (см. диаграмму 2). Сочетание правильных настроек машины и пропитанного медью графитового электрода показало наилучшую общую производительность.
С этими результатами следующий шаг команды состоял в том, чтобы имитировать резонатор из инструментальной стали со вставкой из медного сплава и различными деталями EDM (см. рис.). Четыре детали были выжжены на верхней поверхности вдоль линии раздела двух материалов заготовки (см. рис. ):
Ребро: 0.040 на 1.000 на 1.000 дюймов глубиной 24 VDI
Квадратный карман: 0,500 на 0,500 дюйма .250 дюймов глубиной 20 VDI
Штифт отверстие: 0.375 диаметр по 0,500 дюйма глубиной 20 ВДИ
Форма креста: 0,500 на 0,500 на 0,520 дюйма в глубину. 27 VDI
Испытания EDM показали, что параметры машины для медных сплавов обеспечивают наиболее оптимальную производительность. Конечный конечный износ был несколько выше на участке электрода EDM инструментального стального профиля, чем на медном сплаве.
В целом, команда использовала четыре электрода, чтобы полностью завершить каждую деталь. Окончательные измерения испытательного ожога подтвердили, что размерная целостность и отделка поверхности были одинаковыми для обоих материалов.
Испытания EDM показали, что параметры станка для медных сплавов обеспечивают наиболее оптимальную производительность. Конечный конечный износ был несколько выше на участке электрода EDM инструментального стального профиля, чем на медном сплаве.
Результаты
Ответ на часто задаваемый вопрос звучит так: Предварительные испытания показали, что для изготовления детали можно использовать как стандартный графит, так и пропитанный медью графит. Разница в общей производительности во время электроэрозионном обработки мала.
Решение о том, какой графит использовать, требует рассмотрения всего спектра относительных факторов и будет уникальным для целей каждой компании. Представленные данные получены в результате технико-экономического обоснования, поэтому планируется провести расширенное исследование с целью выявления более оптимальных средств для электроэрозионной обработки различных металлов одновременно. Это исследование будет включать в себя самые современные доступные машинные технологии, и любой вклад отрасли в помощь этому расследованию приветствуется.
