חמישה אמצעי זהירות לעיבוד גרפיט |סדנת מכונות מודרניות

עיבוד גרפיט יכול להיות עסק מסובך, כך ששימת נושאים מסוימים תחילה היא קריטית לפרודוקטיביות ולרווחיות.
עובדות הוכיחו שקשה לעיבוד גרפיט, במיוחד עבור אלקטרודות EDM הדורשות דיוק מעולה ועקביות מבנית.להלן חמש נקודות מפתח שכדאי לזכור בעת שימוש בגרפיט:
קשה להבחין בדרגות גרפיט מבחינה ויזואלית, אך לכל אחת מהן תכונות וביצועים פיזיקליים ייחודיים.דרגות גרפיט מחולקות לשש קטגוריות לפי גודל החלקיקים הממוצע, אך רק שלוש קטגוריות קטנות יותר (גודל חלקיקים של 10 מיקרון או פחות) משמשות לעתים קרובות ב-EDM מודרני.הדירוג בסיווג הוא אינדיקטור של יישומים פוטנציאליים וביצועים.
לפי מאמר של דאג גארדה (טויו טנסו, שכתב בזמנו לפרסום האחות שלנו "MoldMaking Technology", אבל עכשיו זה SGL Carbon), דרגות עם טווח גודל חלקיקים של 8 עד 10 מיקרון משמשות לחספוס.יישומי גימור ופירוט פחות מדויקים משתמשים בדרגות של 5 עד 8 מיקרון בגודל חלקיקים.אלקטרודות העשויות מדרגות אלה משמשות לעתים קרובות לייצור תבניות פרזול ותבניות יציקה, או ליישומי אבקה ומתכת סינטרת פחות מורכבים.
עיצוב פרטים עדינים ותכונות קטנות ומורכבות יותר מתאימות יותר לגדלי חלקיקים הנעים בין 3 ל-5 מיקרון.יישומי אלקטרודה בטווח זה כוללים חיתוך תיל ותעופה וחלל.
לרוב נדרשות אלקטרודות דיוק עדינות במיוחד המשתמשות בדרגות גרפיט בגודל חלקיקים של 1 עד 3 מיקרון ליישומי מתכת וקרביד מיוחדים בחלל.
בעת כתיבת מאמר עבור MMT, ג'רי מרסר מ-Poco Materials זיהה את גודל החלקיקים, חוזק הכיפוף וקשיות החוף כשלושת הגורמים העיקריים לביצועים במהלך עיבוד האלקטרודות.עם זאת, מבנה המיקרו של גרפיט הוא בדרך כלל הגורם המגביל בביצועי האלקטרודה במהלך פעולת ה-EDM הסופית.
במאמר אחר של MMT, מרסר קבע כי חוזק הכיפוף צריך להיות גבוה מ-13,000 psi כדי להבטיח שניתן לעבד גרפיט לצלעות עמוקות ודקות מבלי להישבר.תהליך הייצור של אלקטרודות גרפיט ארוך ועשוי לדרוש תכונות מפורטות וקשות לעיבוד, כך שהבטחת עמידות כזו מסייעת בהפחתת עלויות.
קשיות החוף מודדת את יכולת העבודה של ציוני גרפיט.מרסר מזהירה שדרגות גרפיט רכות מדי עלולות לסתום את חריצי הכלים, להאט את תהליך העיבוד או למלא את החורים באבק, ובכך להפעיל לחץ על קירות החורים.במקרים אלה, הפחתת ההזנה והמהירות יכולה למנוע שגיאות, אך היא תגדיל את זמן העיבוד.במהלך העיבוד, הגרפיט הקשיח, הקטן-גרגירים, יכול גם לגרום לחומר שבקצה החור להישבר.חומרים אלו עשויים גם להיות שוחקים מאוד לכלי, מה שיוביל לבלאי, אשר משפיע על שלמות קוטר החור ומגדיל את עלויות העבודה.בדרך כלל, כדי למנוע סטיה בערכי קשיות גבוהים, יש צורך להפחית את הזנת העיבוד ואת מהירות העיבוד של כל נקודה עם קשיות Shore הגבוהה מ-80 ב-1%.
בגלל האופן שבו EDM יוצר תמונת מראה של האלקטרודה בחלק המעובד, מרסר אמר גם שמבנה מיקרו צפוף ואחיד חיוני לאלקטרודות גרפיט.גבולות חלקיקים לא אחידים מגבירים את הנקבוביות, ובכך מגבירים את שחיקת החלקיקים ומאיצים את כשל האלקטרודה.במהלך תהליך העיבוד הראשוני של האלקטרודות, המיקרו-מבנה הלא אחיד יכול גם להוביל לגימור משטח לא אחיד - בעיה זו חמורה אף יותר במרכזי עיבוד מהירים.נקודות קשות בגרפיט עלולות גם לגרום להסטת הכלי, ולגרום לאלקטרודה הסופית להיות מחוץ למפרט.סטייה זו עשויה להיות קלה מספיק כדי שהחור האלכסוני יופיע ישר בנקודת הכניסה.
יש מכונות מיוחדות לעיבוד גרפיט.למרות שמכונות אלו יאיץ מאוד את הייצור, הן אינן המכונות היחידות שיצרנים יכולים להשתמש בהן.בנוסף לבקרת אבק (מתואר בהמשך המאמר), מאמרי MMS בעבר דיווחו גם על היתרונות של מכונות עם צירים מהירים ובקרה עם מהירויות עיבוד גבוהות לייצור גרפיט.באופן אידיאלי, לשליטה מהירה צריכה להיות גם תכונות צופות פני עתיד, ומשתמשים צריכים להשתמש בתוכנת אופטימיזציה של נתיב הכלים.
בעת הספגה של אלקטרודות גרפיט - כלומר מילוי הנקבוביות של מבנה המיקרו גרפיט בחלקיקים בגודל מיקרון - גארדה ממליץ על שימוש בנחושת מכיוון שהיא יכולה לעבד באופן יציב סגסוגות נחושת וניקל מיוחדות, כמו אלו המשמשות ביישומי תעופה וחלל.דרגות גרפיט ספוג נחושת מייצרות גימורים עדינים יותר מאשר דרגות לא ספוג מאותו סיווג.הם יכולים גם להשיג עיבוד יציב כאשר עובדים בתנאים שליליים כגון שטיפה לקויה או מפעילים לא מנוסים.
לפי המאמר השלישי של מרסר, למרות שגרפיט סינטטי - מהסוג המשמש לייצור אלקטרודות EDM - אינרטי מבחינה ביולוגית ולכן בתחילה פחות מזיק לבני אדם מאשר חומרים אחרים, אוורור לא תקין עדיין יכול לגרום לבעיות.גרפיט סינטטי הוא מוליך, מה שעלול לגרום לבעיות מסוימות למכשיר, שעלולות לקצר כשהוא בא במגע עם חומרים מוליכים זרים.בנוסף, גרפיט ספוג בחומרים כמו נחושת וטונגסטן דורש טיפול נוסף.
מרסר הסביר שהעין האנושית אינה יכולה לראות אבק גרפיט בריכוזים קטנים מאוד, אך היא עדיין יכולה לגרום לגירוי, דמעות ואדמומיות.מגע עם אבק עשוי להיות שוחק ומעט מעצבן, אך אין סיכוי שהוא ייספג.הנחיות החשיפה הממוצעות המשוקללות בזמן (TWA) לאבק גרפיט ב-8 שעות היא 10 מ"ג/מ"ק, שהוא ריכוז גלוי ולעולם לא יופיע במערכת איסוף האבק בשימוש.
חשיפה מוגזמת לאבק גרפיט לאורך זמן עלולה לגרום לחלקיקי הגרפיט הנשאפים להישאר בריאות ובסמפונות.זה יכול להוביל לדלקת ריאות כרונית חמורה הנקראת מחלת גרפיט.גרפיטיזציה קשורה בדרך כלל לגרפיט טבעי, אך במקרים נדירים היא קשורה לגרפיט סינטטי.
אבק שמצטבר במקום העבודה דליק מאוד, ו(במאמר הרביעי) מרסר אומר שהוא עלול להתפוצץ בתנאים מסוימים.כאשר ההצתה נתקלת בריכוז מספיק של חלקיקים עדינים התלויים באוויר, תתרחש שריפה של אבק והתנפחות.אם האבק מתפזר בכמות גדולה או נמצא באזור סגור, סביר יותר שהוא יתפוצץ.שליטה בכל סוג של אלמנט מסוכן (דלק, חמצן, הצתה, דיפוזיה או הגבלה) יכולה להפחית במידה ניכרת את האפשרות של פיצוץ אבק.ברוב המקרים, התעשייה מתמקדת בדלק על ידי סילוק אבק מהמקור באמצעות אוורור, אך על החנויות לשקול את כל הגורמים כדי להשיג בטיחות מירבית.לציוד בקרת אבק צריך להיות גם חורים מוגני פיצוץ או מערכות חסינות פיצוץ, או להיות מותקן בסביבה חסרת חמצן.
מרסר זיהתה שתי שיטות עיקריות לשליטה באבק גרפיט: מערכות אוויר במהירות גבוהה עם קולטי אבק - הניתנות לקיבוע או נייד בהתאם ליישום - ומערכות רטובות שמרוות את האזור סביב החותך בנוזל.
חנויות שעושות כמות קטנה של עיבוד גרפיט יכולות להשתמש במכשיר נייד עם מסנן חלקיקי אוויר (HEPA) בעל יעילות גבוהה שניתן להעביר בין מכונות.עם זאת, סדנאות המעבדות כמויות גדולות של גרפיט צריכות להשתמש בדרך כלל במערכת קבועה.מהירות האוויר המינימלית ללכידת אבק היא 500 רגל לדקה, והמהירות בצינור עולה לפחות 2000 רגל בשנייה.
מערכות רטובות מסתכנות של "נפילת" נוזלים (להיספג) בחומר האלקטרודה כדי לשטוף אבק.אי הסרת הנוזל לפני הנחת האלקטרודה ב-EDM עלול לגרום לזיהום של השמן הדיאלקטרי.מפעילים צריכים להשתמש בתמיסות על בסיס מים מכיוון שתמיסות אלו נוטות פחות לספיגת שמן מאשר בתמיסות על בסיס שמן.ייבוש האלקטרודה לפני השימוש ב-EDM כרוך בדרך כלל בהנחת החומר בתנור הסעה למשך כשעה בטמפרטורה מעט מעל נקודת האידוי של התמיסה.הטמפרטורה לא תעלה על 400 מעלות, מכיוון שהדבר יחמצן וישחית את החומר.מפעילים גם לא צריכים להשתמש באוויר דחוס כדי לייבש את האלקטרודה, מכיוון שלחץ האוויר רק יאלץ את הנוזל עמוק יותר לתוך מבנה האלקטרודה.
Princeton Tool מקווה להרחיב את סל המוצרים שלה, להגביר את השפעתה בחוף המערבי ולהפוך לספק כולל חזק יותר.על מנת להשיג את שלושת היעדים הללו בו זמנית, רכישת חנות עיבוד שבבי נוספת הפכה לבחירה הטובה ביותר.
מכשיר ה-EDM החוט מסובב את חוט האלקטרודה המונחה אופקית בציר ה-E הנשלט על-ידי CNC, ומספק לסדנה מרווח וגמישות ליצירת כלי PCD מורכבים ובדיוק גבוה.


זמן פרסום: 26 בספטמבר 2021