O processamento de grafite pode ser um negócio complicado, portanto, colocar certas questões em primeiro lugar é fundamental para a produtividade e a lucratividade.
Os fatos provaram que o grafite é difícil de usinar, especialmente para eletrodos EDM que exigem excelente precisão e consistência estrutural.Aqui estão cinco pontos-chave a serem lembrados ao usar grafite:
Os graus de grafite são visualmente difíceis de distinguir, mas cada um possui propriedades físicas e desempenho únicos.Os graus de grafite são divididos em seis categorias de acordo com o tamanho médio das partículas, mas apenas três categorias menores (tamanho de partícula de 10 mícrons ou menos) são frequentemente usadas na EDM moderna.A classificação na classificação é um indicador de aplicações e desempenho potenciais.
De acordo com um artigo de Doug Garda (Toyo Tanso, que escreveu para nossa publicação irmã “MoldMaking Technology” na época, mas agora é SGL Carbon), classes com tamanho de partícula de 8 a 10 mícrons são usadas para desbaste.Aplicações de acabamento e detalhes menos precisos usam classes de tamanho de partícula de 5 a 8 mícrons.Eletrodos feitos com esses tipos são frequentemente usados para fazer moldes de forjamento e moldes de fundição sob pressão, ou para aplicações menos complexas de pó e metal sinterizado.
Projetos detalhados e recursos menores e mais complexos são mais adequados para tamanhos de partículas que variam de 3 a 5 mícrons.As aplicações de eletrodos nesta faixa incluem corte de fio e aeroespacial.
Eletrodos de precisão ultrafinos usando graus de grafite com tamanho de partícula de 1 a 3 mícrons são frequentemente necessários para aplicações especiais de metais e metal duro aeroespaciais.
Ao escrever um artigo para a MMT, Jerry Mercer da Poco Materials identificou o tamanho das partículas, a resistência à flexão e a dureza Shore como os três principais determinantes do desempenho durante o processamento do eletrodo.Porém, a microestrutura do grafite é geralmente o fator limitante no desempenho do eletrodo durante a operação final de EDM.
Em outro artigo da MMT, Mercer afirmou que a resistência à flexão deve ser superior a 13.000 psi para garantir que a grafite possa ser processada em nervuras profundas e finas sem quebrar.O processo de fabricação de eletrodos de grafite é longo e pode exigir recursos detalhados e difíceis de usinar, portanto, garantir durabilidade como essa ajuda a reduzir custos.
A dureza Shore mede a trabalhabilidade dos graus de grafite.Mercer alerta que classes de grafite muito moles podem obstruir as ranhuras da ferramenta, retardar o processo de usinagem ou encher os furos com poeira, exercendo pressão nas paredes do furo.Nestes casos, reduzir o avanço e a velocidade pode evitar erros, mas aumentará o tempo de processamento.Durante o processamento, o grafite duro e de granulação pequena também pode causar a quebra do material na borda do furo.Esses materiais também podem ser muito abrasivos para a ferramenta, causando desgaste, o que afeta a integridade do diâmetro do furo e aumenta os custos de trabalho.Geralmente, para evitar deflexão em valores de dureza elevados, é necessário reduzir em 1% o avanço de processamento e a velocidade de cada ponto com dureza Shore superior a 80.
Devido à maneira como a EDM cria uma imagem espelhada do eletrodo na peça processada, Mercer também disse que uma microestrutura uniforme e compacta é essencial para eletrodos de grafite.Limites irregulares das partículas aumentam a porosidade, aumentando assim a erosão das partículas e acelerando a falha do eletrodo.Durante o processo inicial de usinagem do eletrodo, a microestrutura irregular também pode levar a um acabamento superficial irregular - esse problema é ainda mais sério em centros de usinagem de alta velocidade.Pontos duros no grafite também podem fazer com que a ferramenta desvie, fazendo com que o eletrodo final fique fora das especificações.Esta deflexão pode ser suficientemente pequena para que o orifício oblíquo pareça reto no ponto de entrada.
Existem máquinas especializadas para processamento de grafite.Embora essas máquinas acelerem bastante a produção, elas não são as únicas máquinas que os fabricantes podem usar.Além do controle de poeira (descrito posteriormente neste artigo), artigos anteriores do MMS também relataram os benefícios de máquinas com fusos rápidos e controle com altas velocidades de processamento para a fabricação de grafite.Idealmente, o controle rápido também deve ter recursos voltados para o futuro, e os usuários devem usar software de otimização do caminho da ferramenta.
Ao impregnar eletrodos de grafite – ou seja, preencher os poros da microestrutura de grafite com partículas de tamanho micrométrico – Garda recomenda o uso de cobre porque ele pode processar de forma estável ligas especiais de cobre e níquel, como aquelas usadas em aplicações aeroespaciais.Os graus de grafite impregnados de cobre produzem acabamentos mais finos do que os graus não impregnados da mesma classificação.Eles também podem alcançar um processamento estável ao trabalhar sob condições adversas, como lavagem inadequada ou operadores inexperientes.
De acordo com o terceiro artigo de Mercer, embora a grafite sintética – o tipo usado para fabricar eletrodos EDM – seja biologicamente inerte e, portanto, inicialmente menos prejudicial aos seres humanos do que alguns outros materiais, a ventilação inadequada ainda pode causar problemas.A grafite sintética é condutora, o que pode causar alguns problemas ao dispositivo, que pode entrar em curto-circuito ao entrar em contato com materiais condutores estranhos.Além disso, o grafite impregnado com materiais como cobre e tungstênio exige cuidados extras.
Mercer explicou que o olho humano não consegue ver o pó de grafite em concentrações muito pequenas, mas ainda pode causar irritação, lacrimejamento e vermelhidão.O contato com a poeira pode ser abrasivo e levemente irritante, mas é pouco provável que seja absorvido.A diretriz de exposição média ponderada no tempo (TWA) para pó de grafite em 8 horas é de 10 mg/m3, que é uma concentração visível e nunca aparecerá no sistema de coleta de pó em uso.
A exposição excessiva ao pó de grafite por um longo período pode fazer com que as partículas de grafite inaladas permaneçam nos pulmões e brônquios.Isso pode levar a pneumoconiose crônica grave chamada doença do grafite.A grafitização geralmente está relacionada ao grafite natural, mas em casos raros está relacionada ao grafite sintético.
A poeira que se acumula no local de trabalho é altamente inflamável e (no quarto artigo) Mercer diz que pode explodir sob certas condições.Quando a ignição encontra uma concentração suficiente de partículas finas suspensas no ar, ocorrerá um incêndio de poeira e deflagração.Se a poeira estiver dispersa em grande quantidade ou em uma área fechada, é mais provável que exploda.Controlar qualquer tipo de elemento perigoso (combustível, oxigênio, ignição, difusão ou restrição) pode reduzir bastante a possibilidade de explosão de poeira.Na maioria dos casos, a indústria concentra-se no combustível, removendo o pó da fonte através da ventilação, mas as lojas devem considerar todos os factores para alcançar a máxima segurança.O equipamento de controle de poeira também deve ter orifícios ou sistemas à prova de explosão ou ser instalado em um ambiente com deficiência de oxigênio.
A Mercer identificou dois métodos principais para controlar o pó de grafite: sistemas de ar de alta velocidade com coletores de pó – que podem ser fixos ou portáteis dependendo da aplicação – e sistemas úmidos que saturam a área ao redor do cortador com fluido.
As oficinas que realizam uma pequena quantidade de processamento de grafite podem usar um dispositivo portátil com filtro de ar particulado de alta eficiência (HEPA) que pode ser movido entre máquinas.No entanto, oficinas que processam grandes quantidades de grafite normalmente devem utilizar um sistema fixo.A velocidade mínima do ar para capturar poeira é de 500 pés por minuto, e a velocidade no duto aumenta para pelo menos 2.000 pés por segundo.
Os sistemas úmidos correm o risco de o líquido “absorver” (ser absorvido) pelo material do eletrodo para remover a poeira.A não remoção do fluido antes de colocar o eletrodo no EDM pode resultar na contaminação do óleo dielétrico.Os operadores devem utilizar soluções à base de água porque estas soluções são menos propensas à absorção de óleo do que as soluções à base de óleo.A secagem do eletrodo antes de usar EDM geralmente envolve colocar o material em um forno de convecção por cerca de uma hora a uma temperatura ligeiramente acima do ponto de evaporação da solução.A temperatura não deve ultrapassar 400 graus, pois isso irá oxidar e corroer o material.Os operadores também não devem usar ar comprimido para secar o eletrodo, porque a pressão do ar apenas forçará o fluido a penetrar mais profundamente na estrutura do eletrodo.
A Princeton Tool espera expandir o seu portfólio de produtos, aumentar a sua influência na Costa Oeste e tornar-se um fornecedor global mais forte.Para atingir esses três objetivos ao mesmo tempo, a aquisição de outra oficina de usinagem tornou-se a melhor escolha.
O dispositivo EDM de fio gira o fio do eletrodo guiado horizontalmente no eixo E controlado por CNC, proporcionando à oficina folga da peça e flexibilidade para produzir ferramentas de PCD complexas e de alta precisão.
Horário da postagem: 26 de setembro de 2021