Grafietelektroden met ultrahoge vermogens vervangen koperen elektroden bij de productie van matrijzen, waardoor de productiecyclus aanzienlijk wordt verkort, de arbeidsproductiviteit wordt verhoogd en de productiekosten worden verlaagd. De afgelopen jaren zijn de eisen aan matrijzenproductie, met de introductie van precisiematrijzen en hoogrendementsmatrijzen (met steeds kortere productiecycli), steeds hoger geworden. Door de diverse beperkingen van koperen elektroden zelf, voldoen deze steeds minder aan de ontwikkelingsbehoeften van de matrijzenindustrie. Grafiet, als elektrodemateriaal voor EDM (elektro-erosie), wordt al veelvuldig gebruikt in de matrijzenindustrie vanwege voordelen zoals hoge bewerkbaarheid, laag gewicht, snelle vorming, extreem lage uitzettingscoëfficiënt, laag verlies en eenvoudige afwerking. Het is dan ook onvermijdelijk dat grafiet koperen elektroden zal vervangen.
1. Kenmerken van grafietelektrodematerialen
CNC-bewerking kenmerkt zich door een hoge verwerkingssnelheid, uitstekende bewerkbaarheid en eenvoudige afwerking. De verwerkingssnelheid van grafiet is 3 tot 5 keer hoger dan die van koperen elektroden, en de precisie is bijzonder hoog. Bovendien is de sterkte zeer hoog. Voor ultradikke (50 tot 90 mm) en ultradunne (0,2 tot 0,5 mm) elektroden is de kans op vervorming tijdens de bewerking minimaal. Daarnaast is in veel gevallen een goede textuur gewenst. Dit vereist dat elektroden zoveel mogelijk uit één stuk bestaan. Bij de productie van dergelijke elektroden zijn er echter diverse verborgen hoekjes die moeten worden weggewerkt. Dankzij de eenvoudige afwerking van grafiet kan dit probleem eenvoudig worden opgelost en kan het aantal elektroden aanzienlijk worden verminderd, iets wat bij koperen elektroden niet mogelijk is.
2. Snelle EDM-vorming, geringe thermische uitzetting en laag verlies: Door de betere elektrische geleidbaarheid van grafiet in vergelijking met koper, is de ontladingssnelheid 3 tot 5 keer hoger. Bovendien kan het een relatief grote stroomsterkte tijdens de ontlading weerstaan, wat voordeliger is voor ruw EDM-bewerken. Tegelijkertijd weegt grafiet bij hetzelfde volume slechts 5 keer minder dan koper, waardoor de belasting van de EDM-machine aanzienlijk wordt verminderd. Dit biedt grote voordelen bij de productie van grote elektroden en integrale mannelijke elektroden. De sublimatietemperatuur van grafiet is 4200 °C, wat 3 tot 4 keer hoger is dan die van koper (de sublimatietemperatuur van koper is 1100 °C). Bij hoge temperaturen treedt verandering op.
Ultra-krachtige grafietelektrode
Het is extreem klein van formaat (1/3 tot 1/5 van koper onder dezelfde elektrische omstandigheden) en wordt niet zacht. De ontladingsenergie kan efficiënt en met een laag verbruik naar het werkstuk worden overgebracht. Omdat de sterkte van grafiet bij hoge temperaturen juist toeneemt, kan het ontladingsverlies effectief worden verminderd (het verlies van grafiet is 1/4 van dat van koper), waardoor de verwerkingskwaliteit gewaarborgd blijft.
3. Lichtgewicht en lage kosten: Bij de productiekosten van een set matrijzen vormen de CNC-bewerkingstijd, de EDM-tijd en de slijtage van de elektroden het grootste deel van de totale kosten. Deze factoren worden bepaald door het elektrodemateriaal zelf. Vergeleken met koper zijn de bewerkingssnelheid en de EDM-snelheid van grafiet beide 3 tot 5 keer zo hoog. Tegelijkertijd kunnen de minimale slijtage en de productie van de integrale grafietelektrode het aantal elektroden verminderen, waardoor het materiaalverbruik en de bewerkingstijd van de elektroden afnemen. Dit alles kan de productiekosten van matrijzen aanzienlijk verlagen.
2. Eisen en kenmerken van de mechanische en elektrische bewerking van grafietelektroden
1. De productie van elektroden: Voor de professionele productie van grafietelektroden worden voornamelijk hogesnelheidsbewerkingsmachines gebruikt. Deze machines moeten een goede stabiliteit hebben, met uniforme en stabiele drie-assige bewegingen zonder trillingen. Bovendien moet de rotatienauwkeurigheid van componenten zoals de hoofdas zo goed mogelijk zijn. De elektroden kunnen ook op gewone bewerkingsmachines worden bewerkt, maar het proces voor het programmeren van het gereedschapspad verschilt van dat van koperen elektroden.
2. Bij EDM (Electrical Discharge Machining) worden grafietelektroden gebruikt, die koolstofelektroden zijn. Omdat grafiet een goede elektrische geleidbaarheid heeft, kan er veel tijd worden bespaard bij EDM. Dit is dan ook een van de redenen waarom grafiet als elektrode wordt gebruikt.
3. Verwerkingseigenschappen van grafietelektroden: Industrieel grafiet is hard en bros, wat relatief ernstige slijtage aan gereedschappen veroorzaakt tijdens CNC-bewerking. Over het algemeen wordt aanbevolen om gereedschappen te gebruiken die gecoat zijn met een harde legering of diamant. Bij het voorbewerken van grafiet kan het gereedschap direct op en van het werkstuk worden geplaatst. Tijdens de nabewerking wordt echter vaak een licht gereedschap en een snelle verplaatsingsmethode gebruikt om afbrokkeling en scheuren te voorkomen.
Over het algemeen breekt grafiet zelden bij een snijdiepte van minder dan 0,2 mm, en kan er bovendien een betere oppervlaktekwaliteit van de zijwand worden verkregen. Het stof dat vrijkomt tijdens CNC-bewerking van grafietelektroden is relatief groot en kan de geleiderails, spindels en spindels van de machine verstoppen. Dit vereist dat de grafietbewerkingsmachine is uitgerust met de juiste voorzieningen voor het afvangen van grafietstof, en dat de afdichting van de machine goed is, omdat grafiet giftig is. Grafietpoeder is een zeer gevoelige stof voor chemische reacties. De soortelijke weerstand verandert in verschillende omgevingen, wat betekent dat de weerstandswaarde varieert. Eén ding blijft echter constant: grafietpoeder is een van de beste niet-metallische geleidende materialen. Zolang het grafietpoeder ononderbroken in een isolerend object wordt bewaard, zoals een dunne draad, blijft het elektrisch geladen. Maar wat is de weerstandswaarde? Ook hiervoor bestaat geen vaste waarde, omdat de fijnheid van het grafietpoeder varieert en de weerstandswaarde van grafietpoeder in verschillende materialen en omgevingen ook zal verschillen.
Wist je dat grafietpoeder van hoge zuiverheid ook geleidende eigenschappen heeft?
Over het algemeen is rubber isolerend. Als elektrische geleidbaarheid vereist is, moeten geleidende stoffen worden toegevoegd. Grafietpoeder heeft uitstekende elektrische geleidbaarheid en smerende eigenschappen die het vormgeven vergemakkelijken. Grafiet wordt verwerkt tot grafietpoeder, dat uitstekende smerende en geleidende eigenschappen bezit. Hoe hoger de zuiverheid van het grafietpoeder, hoe beter de geleidende eigenschappen. Veel fabrieken die speciale rubberproducten produceren, hebben geleidend rubber nodig. De vraag is dan: kan grafietpoeder aan rubber worden toegevoegd om elektriciteit te geleiden? Het antwoord is ja, maar er is ook een vraag: wat is het juiste percentage grafietpoeder in rubber? Sommige bedrijven gebruiken een percentage van maximaal 30%, bijvoorbeeld voor slijtvaste rubberproducten zoals autobanden. Er zijn ook speciale rubberfabrieken die een percentage van 100% gebruiken. Alleen dergelijke producten kunnen elektriciteit geleiden. Het basisprincipe van geleidbaarheid is dat een geleider niet onderbroken mag worden, net als een draad. Als de draad halverwege wordt onderbroken, zal er geen stroom meer op staan. Het geleidende grafietpoeder in geleidend rubber fungeert als geleider. Als het grafietpoeder wordt geblokkeerd door isolerend rubber, zal het geen elektriciteit meer geleiden. Als het aandeel grafietpoeder dus te laag is, zal het geleidende effect waarschijnlijk slecht zijn.
Grafietpoeder is een stof die zeer gevoelig is voor chemische reacties. De soortelijke weerstand verandert in verschillende omgevingen, wat betekent dat de weerstandswaarde varieert. Eén ding blijft echter constant: zeer zuiver grafietpoeder is een van de beste niet-metallische geleidende materialen. Zolang het grafietpoeder ononderbroken in een isolerend object wordt bewaard, zoals een dunne draad, blijft het elektrisch geladen. Maar wat is de weerstandswaarde? Ook hiervoor bestaat geen vast getal, omdat de fijnheid van het grafietpoeder varieert en de weerstandswaarde van grafietpoeder in verschillende materialen en omgevingen dus ook verschilt.
Geplaatst op: 9 mei 2025