پنج اقدام احتیاطی برای پردازش گرافیت |کارگاه ماشین آلات مدرن

پردازش گرافیت می تواند یک تجارت دشوار باشد، بنابراین اولویت دادن به برخی مسائل برای بهره وری و سودآوری بسیار مهم است.
حقایق ثابت کرده‌اند که ماشین‌کاری گرافیت دشوار است، به‌ویژه برای الکترودهای EDM که به دقت و قوام ساختاری عالی نیاز دارند.در اینجا پنج نکته کلیدی وجود دارد که باید هنگام استفاده از گرافیت به خاطر بسپارید:
تشخیص گرافیت از نظر بصری دشوار است، اما هر کدام دارای خواص فیزیکی و عملکرد منحصر به فردی هستند.گریدهای گرافیت با توجه به اندازه متوسط ​​ذرات به شش دسته تقسیم می شوند، اما تنها سه دسته کوچکتر (اندازه ذرات 10 میکرون یا کمتر) اغلب در EDM مدرن استفاده می شود.رتبه در طبقه بندی نشانگر کاربردها و عملکرد بالقوه است.
طبق مقاله‌ای از داگ گاردا (تویو تانسو، که در آن زمان برای نشریه خواهر ما «تکنولوژی MoldMaking» نوشت، اما اکنون کربن SGL است)، گریدهایی با محدوده اندازه ذرات 8 تا 10 میکرون برای خشن کردن استفاده می‌شوند.در کاربردهای تکمیلی و جزئیات با دقت کمتر از درجه های اندازه ذرات 5 تا 8 میکرون استفاده می شود.الکترودهای ساخته شده از این گریدها اغلب برای ساخت قالب های آهنگری و قالب های ریخته گری دایکاست یا برای کاربردهای کمتر پیچیده پودر و فلزات متخلخل استفاده می شود.
طراحی جزئیات دقیق و ویژگی های کوچکتر و پیچیده تر برای اندازه ذرات از 3 تا 5 میکرون مناسب تر است.کاربردهای الکترود در این محدوده شامل برش سیم و هوافضا است.
الکترودهای بسیار ظریف با استفاده از گریدهای گرافیت با اندازه ذرات 1 تا 3 میکرون اغلب برای کاربردهای ویژه فلزات و کاربید در هوافضا مورد نیاز هستند.
جری مرسر از Poco Materials هنگام نوشتن مقاله ای برای MMT، اندازه ذرات، مقاومت خمشی و سختی Shore را به عنوان سه عامل کلیدی تعیین کننده عملکرد در طول پردازش الکترود شناسایی کرد.با این حال، ریزساختار گرافیت معمولاً عامل محدود کننده در عملکرد الکترود در طول عملیات EDM نهایی است.
در مقاله دیگری از MMT، مرسر بیان کرد که استحکام خمشی باید بالاتر از 13000 psi باشد تا اطمینان حاصل شود که گرافیت می تواند بدون شکستگی به دنده های عمیق و نازک تبدیل شود.فرآیند تولید الکترودهای گرافیتی طولانی است و ممکن است به ویژگی‌های دقیق و دشوار ماشین‌کاری نیاز داشته باشد، بنابراین اطمینان از دوام مانند این به کاهش هزینه‌ها کمک می‌کند.
سختی ساحلی کارایی گرافیت ها را اندازه گیری می کند.مرسر هشدار می‌دهد که گرافیت‌های خیلی نرم می‌توانند شکاف‌های ابزار را مسدود کنند، فرآیند ماشین‌کاری را کند کنند یا سوراخ‌ها را با گرد و غبار پر کنند و در نتیجه به دیواره‌های سوراخ فشار وارد کنند.در این مواقع کاهش خوراک و سرعت می تواند از بروز خطا جلوگیری کند اما زمان پردازش را افزایش می دهد.در حین پردازش، گرافیت سخت و دانه ریز نیز می تواند باعث شکستن مواد موجود در لبه سوراخ شود.این مواد همچنین ممکن است برای ابزار بسیار ساینده باشند و منجر به سایش شوند که بر یکپارچگی قطر سوراخ تأثیر می گذارد و هزینه های کار را افزایش می دهد.به طور کلی، برای جلوگیری از انحراف در مقادیر سختی بالا، لازم است خوراک پردازش و سرعت هر نقطه با سختی Shore بالاتر از 80 به میزان 1٪ کاهش یابد.
به دلیل روشی که EDM یک تصویر آینه ای از الکترود در قسمت پردازش شده ایجاد می کند، مرسر همچنین گفت که یک ریزساختار محکم و یکنواخت برای الکترودهای گرافیتی ضروری است.مرزهای ناهموار ذرات تخلخل را افزایش می دهند و در نتیجه فرسایش ذرات را افزایش می دهند و شکست الکترود را تسریع می کنند.در طول فرآیند اولیه ماشینکاری الکترود، ریزساختار ناهموار همچنین می تواند منجر به پایان ناهموار سطح شود - این مشکل در مراکز ماشینکاری با سرعت بالا حتی جدی تر است.نقاط سخت در گرافیت همچنین می تواند باعث انحراف ابزار شود و باعث شود که الکترود نهایی از مشخصات خارج شود.این انحراف ممکن است به اندازه ای ناچیز باشد که سوراخ مایل مستقیماً در نقطه ورودی ظاهر شود.
ماشین های تخصصی پردازش گرافیت وجود دارد.اگرچه این ماشین‌ها سرعت تولید را تا حد زیادی افزایش می‌دهند، اما تنها ماشین‌هایی نیستند که تولیدکنندگان می‌توانند از آنها استفاده کنند.علاوه بر کنترل گرد و غبار (که بعداً در مقاله توضیح داده شد)، مقالات MMS گذشته همچنین مزایای ماشین‌هایی با دوک‌های سریع و کنترل با سرعت پردازش بالا را برای تولید گرافیت گزارش کردند.در حالت ایده‌آل، کنترل سریع باید ویژگی‌های آینده‌نگر نیز داشته باشد و کاربران باید از نرم‌افزار بهینه‌سازی مسیر ابزار استفاده کنند.
هنگام آغشته کردن الکترودهای گرافیتی - یعنی پر کردن منافذ ریزساختار گرافیت با ذرات میکرونی - گاردا استفاده از مس را توصیه می کند زیرا می تواند به طور پایدار مس و آلیاژهای نیکل خاص را پردازش کند، مانند مواردی که در کاربردهای هوافضا استفاده می شود.گرافیت های آغشته به مس، پرداخت های ظریف تری نسبت به گریدهای غیر اشباع شده مشابه طبقه بندی تولید می کنند.آنها همچنین می توانند هنگام کار در شرایط نامطلوب مانند فلاشینگ ضعیف یا اپراتورهای بی تجربه به پردازش پایدار دست یابند.
با توجه به مقاله سوم مرسر، اگرچه گرافیت مصنوعی - نوعی که برای ساخت الکترودهای EDM استفاده می شود - از نظر بیولوژیکی خنثی است و بنابراین در ابتدا کمتر از برخی مواد دیگر برای انسان مضر است، تهویه نامناسب همچنان می تواند مشکلاتی ایجاد کند.گرافیت مصنوعی رسانا است، که می تواند مشکلاتی را برای دستگاه ایجاد کند، که ممکن است در تماس با مواد رسانای خارجی، اتصال کوتاه کند.علاوه بر این، گرافیت آغشته به موادی مانند مس و تنگستن نیاز به مراقبت بیشتری دارد.
مرسر توضیح داد که چشم انسان نمی تواند گرد و غبار گرافیت را در غلظت های بسیار کم ببیند، اما همچنان می تواند باعث تحریک، اشک ریزش و قرمزی شود.تماس با گرد و غبار ممکن است ساینده و کمی تحریک کننده باشد، اما بعید است که جذب شود.دستورالعمل قرار گرفتن در معرض میانگین وزنی با زمان (TWA) برای گرد و غبار گرافیت در 8 ساعت 10 میلی گرم بر متر مکعب است که غلظت قابل مشاهده ای است و هرگز در سیستم جمع آوری غبار در حال استفاده ظاهر نمی شود.
قرار گرفتن بیش از حد در معرض گرد و غبار گرافیت برای مدت طولانی می تواند باعث شود که ذرات گرافیت استنشاق شده در ریه ها و برونش ها باقی بمانند.این می تواند منجر به پنوموکونیوز مزمن شدید به نام بیماری گرافیت شود.گرافیت سازی معمولاً مربوط به گرافیت طبیعی است، اما در موارد نادری مربوط به گرافیت مصنوعی است.
گرد و غباری که در محل کار جمع می شود بسیار قابل اشتعال است و (در مقاله چهارم) مرسر می گوید که در شرایط خاصی می تواند منفجر شود.هنگامی که احتراق با غلظت کافی از ذرات ریز معلق در هوا مواجه می شود، آتش سوزی گرد و غبار و آتش سوزی رخ می دهد.اگر گرد و غبار به مقدار زیاد پراکنده شود یا در یک منطقه بسته باشد، احتمال انفجار آن بیشتر است.کنترل هر نوع عنصر خطرناک (سوخت، اکسیژن، احتراق، انتشار یا محدودیت) می تواند احتمال انفجار گرد و غبار را تا حد زیادی کاهش دهد.در بیشتر موارد، صنعت با حذف گرد و غبار از منبع از طریق تهویه روی سوخت تمرکز می‌کند، اما فروشگاه‌ها برای دستیابی به حداکثر ایمنی باید همه عوامل را در نظر بگیرند.تجهیزات کنترل گرد و غبار همچنین باید دارای سوراخ های ضد انفجار یا سیستم های ضد انفجار باشند یا در محیط هایی با کمبود اکسیژن نصب شوند.
مرسر دو روش اصلی را برای کنترل گرد و غبار گرافیت شناسایی کرده است: سیستم‌های هوای پرسرعت با جمع‌کننده‌های گرد و غبار - که بسته به کاربرد می‌توانند ثابت یا قابل حمل باشند - و سیستم‌های مرطوبی که ناحیه اطراف برش را با مایع اشباع می‌کنند.
مغازه هایی که مقدار کمی پردازش گرافیت را انجام می دهند می توانند از یک دستگاه قابل حمل با فیلتر هوای ذرات با راندمان بالا (HEPA) استفاده کنند که می تواند بین ماشین ها جابجا شود.با این حال، کارگاه هایی که مقادیر زیادی گرافیت را پردازش می کنند معمولاً باید از یک سیستم ثابت استفاده کنند.حداقل سرعت هوا برای جذب گرد و غبار 500 فوت در دقیقه است و سرعت در مجرا به حداقل 2000 فوت در ثانیه افزایش می یابد.
سیستم‌های مرطوب خطر جذب مایع در مواد الکترود را برای دفع گرد و غبار دارند.عدم حذف سیال قبل از قرار دادن الکترود در EDM می تواند منجر به آلودگی روغن دی الکتریک شود.اپراتورها باید از محلول های مبتنی بر آب استفاده کنند زیرا این محلول ها نسبت به محلول های مبتنی بر روغن کمتر مستعد جذب روغن هستند.خشک کردن الکترود قبل از استفاده از EDM معمولاً شامل قرار دادن مواد در یک کوره همرفت برای حدود یک ساعت در دمای کمی بالاتر از نقطه تبخیر محلول است.دما نباید بیش از 400 درجه باشد، زیرا باعث اکسید شدن و خوردگی مواد می شود.اپراتورها همچنین نباید از هوای فشرده برای خشک کردن الکترود استفاده کنند، زیرا فشار هوا فقط سیال را به عمق ساختار الکترود وارد می کند.
پرینستون تول امیدوار است که سبد محصولات خود را گسترش دهد، نفوذ خود را در ساحل غربی افزایش دهد و به یک تامین کننده کلی قوی تر تبدیل شود.برای دستیابی به این سه هدف همزمان، دستیابی به یک کارگاه ماشینکاری دیگر بهترین انتخاب شد.
دستگاه EDM سیم، سیم الکترود هدایت شده به صورت افقی را در محور E کنترل شده با CNC می‌چرخاند و کارگاه را با فضای خالی قطعه کار و انعطاف‌پذیری برای تولید ابزارهای PCD پیچیده و با دقت بالا فراهم می‌کند.