1. 石墨模具的電火花(EDM)加工
模具在家電、汽車、機電、航空航天等工業領域日益成為工業化批量生產的主要工藝設備,承擔了這些工業中60%-90%的產品零部件的加工生產。近年來高速銑削突破了傳統銑削難以加工高硬、高強、高韌模具材料的限制。但電火花加工具有加工精度和表面質量高,可加工范圍寬,特別是在復雜、精密、薄壁、窄縫、高硬材料的模具型腔加工中的優勢是高速銑削所不能比擬的,因此放電加工將仍然是模具型腔加工的主要手段。由於石墨電極(與銅相比)有電極消耗少、放電加工速度快、機械加工性能好、重量輕、熱膨脹系數小等優越性,逐漸代替銅電極成為電加工電極的主流。石墨電極與銅相比,有著消耗少、放電速度快、重量輕以及熱膨脹系數小等優越性,因此逐漸代替銅電極成為放電加工電極的主流。相比之下,石墨電極材料具有以下優勢: 速度快:石墨放電比銅快2-3倍,材料不易變形,在薄筋電極的加工上優勢明顯,銅的軟化點在1000度左右,容易因受熱而產生變形,石墨的升華溫度為3650度左右,相比而言,石墨材料熱膨脹系數只有銅材的1/30; 重量輕:石墨的密度只有銅的1/5,大型電極進行放電加工時,能有效降低機床(EDM)的負擔,更適用於大型模具的應用; 損耗小:由於火花油中含有C原子,在放電加工時,高溫導致火花油中的C原子被分解出來,而在石墨電極的表面形成保護膜,補償了石墨電極的損耗; 無毛刺:銅電極在加工結束後,還需手工進行去除毛刺,而石墨加工後沒有毛刺,這不但節約了大量的成本和人力,同時更容易實現自動化生產; 易拋光:由於石墨的切削阻力只有銅材的1/5,操作上更容易進行手工研磨和拋光; 成本低:由於近幾年銅材價格不斷上漲,如今,各方面同性石墨的價格比銅的更低;相同體積下石墨產品的價格比銅低百分之三十到六十,價格比較穩定,短期價格波動相對來講比較小。
2. 石墨的主要用途
石墨可用於生產耐火材料、導電材料、耐磨材料、潤滑劑、耐高溫密封材料、耐腐蝕材料、隔熱材料、吸附材料、摩擦材料和防輻射材料等,這些材料廣泛應用於冶金、石油化工、機械工業、電子產業、核工業和國防等。 [9]
耐火材料
在鋼鐵工業,石墨耐火材料用於電弧高爐和氧氣轉爐的耐火爐襯、鋼水包耐火襯等; 石墨耐火材料主要是整體澆鑄材料、鎂碳磚和鋁石墨耐火材料。石墨還用於粉末冶金和金屬鑄造成膜材料,石墨粉加入到鋼水中增加鋼的碳含量,使高碳鋼具有許多優異性能。 [9]
導電材料
在電氣工業上用作製造電極、電刷、碳棒、碳管、水銀正流器的正極,石墨墊圈、電話零件,電視機顯像管的塗層等。 [9]
耐磨潤滑材料
石墨在機械工業中常作為潤滑劑。潤滑油往往不能在高速、高溫、高壓的條件下使用,而石墨耐磨材料可以在-200~2000℃溫度中在很高的滑動速度下,不用潤滑油工作。許多輸送腐蝕介質的設備,廣泛採用石墨材料製成活塞杯,密封圈和軸承,它們運轉時勿需加入潤滑油。石墨乳也是許多金屬加工(拔絲、拉管)時的良好的潤滑劑。 [9]
耐腐蝕材料
經過特殊加工的石墨,具有耐腐蝕、導熱性好,滲透率低等特點,就大量用於製作熱交換器,反應槽、凝縮器、燃燒塔、吸收塔、冷卻器、加熱器、過濾器、泵設備。廣泛應用於石油化工、濕法冶金、酸鹼生產、合成纖維、造紙等工業部門,可節省大量的金屬材料。 [9]
高溫冶金材料
由於石墨的熱膨脹系數小,而且能耐急冷急熱的變化,可作為玻璃器的鑄模,使用石墨後黑色金屬得到鑄件尺寸精確,表面光潔成品率高,不經加工或稍作加工就可使用,因而節省了大量金屬。生產硬質合金等粉末冶金工藝,通常用石墨材料製成壓模和燒結用的瓷舟。單晶硅的晶體生長坩堝,區域精煉容器,支架夾具,感應加熱器等都是用高純石墨加工而成的。此外石墨還可作真空冶煉的石墨隔熱板和底座,高溫電阻爐爐管等元件。 [9]
原子能與國防工業
石墨具有良好的中子減速劑用於原子反應堆中,鈾-石墨反應堆是目前應用較多的一種原子反應堆。作為動力用的原子能反應堆中的減速材料應當具有高熔點,穩定,耐腐蝕的性能,石墨完全可以滿足上述要求。作為原子反應堆用的石墨純度要求很高,雜質含量不應超過幾十個ppm 。特別是其中硼含量應少於0.5ppm。在國防工業中還用石墨製造固體燃料火箭的噴嘴,導彈的鼻錐,宇宙航行設備的零件,隔熱材料和防射線材料。 [9]
(1) 石墨還能防止鍋爐結垢,有關單位試驗表明,在水中加入一定量的石墨粉(每噸水大約用4~5克)能防止鍋爐表面結垢。此外石墨塗在金屬煙囪、屋頂、橋梁、管道上可以防腐防銹。 [9]
(2) 石墨逐漸取代銅成為EDM電極的首選材料。 [9]
(3) 石墨深加工產品填加到塑料產品和橡膠產品中,可使塑料製品和橡膠製品不產生靜電,許多工業產品需要具有防靜電和屏蔽電磁輻射功能,石墨產品兼有這兩項功能,石墨在塑料製品、橡膠製品及其它相關工業產品中的應用也會增加。 [9]
此外,石墨還是輕工業中玻璃和造紙的磨光劑和防銹劑,是製造鉛筆、墨汁、黑漆、油墨和人造金剛石、鑽石不可缺少的原料。它是一種很好的節能環保材料,美國已用它做為汽車電池。隨著現代科學技術和工業的發展,石墨的應用領域還在不斷拓寬,已成為高科技領域中新型復合材料的重要原料,在國民經濟中具有重要的作用。 [9]
3. 模具EDM是什麼意思
EDM是英文單詞Electrical Discharge Machining的縮寫,即電火花加工。電火花加工其基本工作原理是利用連續移動的細金屬絲(稱為電極絲)作電極,對工件進行脈沖火花放電蝕除金屬、切割成型。
主要用於加工各種形狀復雜和精密細小的工件,例如沖裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等,成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極,各種微細孔槽、窄縫、任意曲線等,
具有加工餘量小、加工精度高、生產周期短、製造成本低等突出優點,已在生產中獲得廣泛的應用,目前國內外的電火花線切割機床已佔電加工機床總數的60%以上。
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1、EDM加工速度與表面質量
模具在EDM加工一般會採用粗、中、精分檔加工方式。粗加工採用大功率、低損耗的實現,而中、精加工電極相對損耗大,但一般情況下中、精加工餘量較少,因此電極損耗也極小,可以通過加工尺寸控制進行補償,或在不影響精度要求時予以忽略。
2、EDM碳渣與排渣
EDM加工在產生碳渣和排除碳渣平衡的條件下才能順利進行。實際中往往以犧牲加工速度去排除碳渣,例如在中、精加工時採用高電壓,大休止脈波等等。另一個影響排除碳渣的原因是加工面形狀復雜,使排屑路徑不暢通。唯有積極開創良好排除的條件,對症的採取一些方法來積極處理。