Grafiitin valinta on avain muotin upottajan optimaalisen suorituskyvyn saavuttamiseen
Grafiitti on valittu materiaali suurimmalle osalle länsimaissa nykyään valmistetuista EDM-elektrodeista. Parhaan grafiittilaadun valitseminen tiettyyn käyttötarkoitukseen voi olla vaikeaa, jos grafiittilaatujen välisiä eroja ei ymmärretä. Valitusta grafiittilaadusta ja sovelluksesta riippuen grafiitti voi olla rajoittava tai avaintekijä haluttujen tulosten saavuttamisessa laitteelta.
Valittavana on laaja valikoima laatuja useilta valmistajilta. Jokainen valmistaja käyttää erilaisia prosessointitekniikoita, lähdemateriaaleja ja prosessinohjausta, mikä tarkoittaa, että lopputuote on varsin erilainen. Jokainen valmistajan laatu on suunniteltu optimaaliseen suorituskykyyn tietyntyyppisiin sovelluksiin. Materiaalin valinnan helpottamiseksi jokainen valmistaja julkaisee materiaalinsa tekniset tiedot, mutta vakiotestausmenetelmiä ei ole.
Koska mikä tahansa grafiittilaatu näyttää samanlaiselta kuin toinen laatu, ulkonäkö ei ole osa valintakriteerejä. Jokainen laatu tulee valita sen fyysisten ominaisuuksien ja ominaisuuksien perusteella. Tämän prosessin helpottamiseksi eri grafiittilajit on ryhmitelty kuuteen luokkaan, jotka erotetaan keskimääräisen hiukkaskoon mukaan. Vain neljä kuudesta luokittelusta soveltuu käytettäväksi EDM-elektrodeina. Se, miten eri arvosanat sijoittuvat luokitteluissa, on osoitus niiden suorituspotentiaalista.
Grafiitin kehitys
Grafiittiteollisuus pyrkii jatkuvasti tuottamaan korkealaatuisempia laatuja. Grafiittimateriaalit ovat edelleen kehittyneet EDM-teollisuuden muiden osa-alueiden mukana, mutta vähemmän dramaattisella tahdilla. Grafiittimateriaalien mikrorakenteessa on tehty edistysaskeleita, koska tämä on avain suorituskykyyn.
Karkeat grafiitit, joiden hiukkaskoot ovat yli 100 mikronia, eivät ole koskaan olleet sopivia elektrodimateriaaliksi. Viimeisen vuosikymmenen aikana keskilaadut, joiden hiukkaskoko on 21-100 mikronia, ovat hävinneet markkinoilta EDM-materiaalina. Muutaman viime vuoden aikana monet hienon luokituksen alemmat laadut (11-20 mikronin hiukkaskokoiset materiaalit) ovat myös kadonneet. Erittäin hienon luokituksen (6-10 hiukkaskoko) materiaalit ovat pysyneet vakaina. Jotkut näiden materiaalien valmistajat sallivat grafiittilaatujensa myynnin kotimerkeinä, mikä voi olla hämmentävää loppukäyttäjälle. Sekaannusta syntyy, kun kulutustarvikkeiden jakelijat vaihtavat talomerkkiensä nimiä, mutta käyttävät silti samaa materiaalia tai vaihtavat materiaalia, mutta säilyttävät saman talomerkin nimen. Samaa laatua voidaan tarjota useilla talon tuotemerkeillä.
Suurin osa todellisista kehitysponnisteluista kohdistuu erittäin hienoon luokitukseen (1-5 mikronin partikkelikoko). Monet muoviset kuluttajatuotteet vaativat muotteja, joissa on hienoja yksityiskohtia ja viimeistelyjä, jotka voidaan saavuttaa helposti ultrahienoilla materiaaleilla. Tämän luokituksen materiaalit ovat erittäin vaikeita ja kalliita valmistaa, ja yhtenäisen materiaalin valmistaminen erän jälkeen ja vuodesta toiseen on vielä vaikeampaa.
Angstrofiiniluokituksessa on hyvin vähän arvosanoja (< 1 micron particle size). The grades are available in small blocks to control the uniformity of the graphite. These grades are the most expensive to produce and have limited use. Generally, they are used for fine detailed engraving electrodes and small featured electrodes that produce very high surface finishes without the use of powder additives when polishing of cavities is not possible.
Alemmat grafiittilaadut katoavat hitaasti markkinoilta EDM-sovellusten muuttuessa. Suurionteloiset muottityöt ilman hienoja yksityiskohtia ja taontamuotit voidaan tehdä helposti nopealla jyrsinnällä, mikä vähentää laatujen tarvetta hienoluokituksessa. Samaan aikaan monimutkainen yksityiskohtainen ontelotyö vaatii grafiittia, jolla on pieni hiukkaskoko, yhtenäinen mikrorakenne ja suuri lujuus monimutkaisten, pienimuotoisten onteloiden tuottamiseksi.
Arvosanat luokitteluissa
Kunkin grafiittilaadun fysikaaliset ominaisuudet määräävät sijoituksen luokitteluissa. Suorituskykyyn vaikuttavia ominaisuuksia ovat hiukkaskoko, taivutuslujuus ja shore-kovuus. Nämä ominaisuudet yhdessä mikrorakenteen mikrokuvan kanssa ovat parhaat työkalut grafiitin suorituskyvyn ennustamiseen.
Parhaassa grafiitissa missä tahansa luokituksessa on tiiviisti pakatut hiukkaset, joiden koko vaihtelee vähän. Tällainen yhtenäinen materiaali kestää EDM-prosessin termisen luonteen aiheuttamaa kulumista. Partikkelikoko ilmoitetaan yleensä keskikokona. Kun hiukkaskoko ulottuu pienelle alueelle, materiaalin mikrorakenne muuttuu tasaisemmaksi ja huokoisuus vähenee. Grafiitin huokoisuus on hiukkasten välinen raja. Hiukkaset sidotaan yhteen kemiallisin tai mekaanisin keinoin, ja tämän järjestelmän epäonnistuminen vapauttaa hiukkasia rakoon EDM:n aikana. Jos materiaalin hiukkaset ovat pieniä, tasakokoisia ja tiiviisti pakattuja, elektrodin eroosio on minimaalista. Partikkelikoolla on vaikutusta materiaalin tuottaman vähimmäispinnan viimeistelyyn. Koska elektrodi toistaa rakenteensa ontelossa, hienoja pintakäsittelyjä ei voida saada grafiittilaaduilla, joissa on suuria hiukkasia ja epätasainen mikrorakenne.
Grafiittilaadun mikrorakenne on usein EDM:n suorituskykyä rajoittava tekijä. Epätasaisessa mikrorakenteessa, jossa on laaja valikoima hiukkas- ja huokoskokoja, voi olla pehmeitä kohtia, jotka ovat suuria huokoisia alueita, ja/tai kovia kohtia, jotka ovat epäyhtenäisen sekoittumisen aiheuttamia konglomeraatteja. Kovia kohtia voi aiheuttaa myös materiaalin avoimen huokoisuuden kyllästäminen pihalla ja sen jälkeen materiaalin uudelleenkäsittely, jolloin hiukkasille ja pihkakyllästetyille alueille saadaan erilaiset kovuusarvot. Koska paljain silmin ei näe mikrorakennetta, näitä ongelmia ei voida havaita ennen koneistusprosessia. Koneistusongelmien syyn tunnistamiseen kuuluu destruktiivinen testaus ja mikrovalokuvien tutkiminen.
