يعد اختيار الجرافيت هو المفتاح لتحقيق الأداء الأمثل لثقالة القالب الخاصة بك
يُعد الجرافيت المادة المفضلة لغالبية أقطاب التفريغ الكهربائي المنتجة اليوم في العالم الغربي. قد يكون اختيار أفضل درجة من الجرافيت لتطبيق معين أمرًا صعبًا إذا لم يتم فهم الاختلافات بين درجات الجرافيت. اعتمادًا على درجة الجرافيت المختارة والتطبيق، يمكن أن يكون الجرافيت هو العامل المحدد أو العامل الرئيسي في تحقيق النتائج المرجوة من المعدات.
هناك مجموعة واسعة من الدرجات من عدد من الشركات المصنعة للاختيار من بينها. يستخدم كل مصنع تقنيات معالجة مختلفة ومواد مصدرية وضوابط عملية، مما يعني أن المنتج النهائي سيكون مختلفًا تمامًا. تم تصميم درجات كل مصنع لتحقيق الأداء الأمثل لأنواع معينة من التطبيقات. للمساعدة في اختيار المواد، ينشر كل مصنع المواصفات الفنية لمادته، ولكن لا توجد طرق اختبار قياسية.
نظرًا لأن أي درجة من الجرافيت تبدو مشابهة لدرجة أخرى، فإن المظهر ليس جزءًا من معايير الاختيار. يجب اختيار كل درجة حسب خصائصها وخصائصها الفيزيائية. لتسهيل هذه العملية، يتم تجميع درجات مختلفة من الجرافيت في ستة تصنيفات منفصلة حسب متوسط حجم الجسيمات. أربعة فقط من التصنيفات الستة مناسبة للاستخدام كأقطاب كهربائية للتفريغ الكهربائي. إن ترتيب الدرجات المختلفة ضمن التصنيفات هو مؤشر على إمكانات أدائها.
التطورات في الجرافيت
تسعى صناعة الجرافيت باستمرار إلى إنتاج درجات أعلى جودة. استمرت مواد الجرافيت في التطور جنبًا إلى جنب مع الجوانب الأخرى لصناعة EDM، ولكن بوتيرة أقل دراماتيكية. تم تحقيق تقدم في البنية الدقيقة لمواد الجرافيت، حيث يعد هذا هو مفتاح الأداء.
لم تكن الجرافيتات الخشنة ذات أحجام الجسيمات التي تزيد عن 100 ميكرون مناسبة أبدًا كمواد للأقطاب الكهربائية. خلال العقد الماضي، اختفت الدرجات المتوسطة ذات أحجام الجسيمات بين 21-100 ميكرون تقريبًا من السوق كمواد EDM. في السنوات القليلة الماضية، اختفت أيضًا العديد من الدرجات المنخفضة ضمن التصنيف الدقيق (مواد بحجم جسيمات 11-20 ميكرون). ظلت المواد ذات التصنيف الفائق الدقة (حجم جسيمات 6-10) مستقرة. يسمح بعض مصنعي هذه المواد ببيع درجات الجرافيت الخاصة بهم كعلامات تجارية محلية، مما قد يربك المستخدم النهائي. يحدث الارتباك عندما يغير موزعو المواد الاستهلاكية أسماء علاماتهم التجارية المحلية، لكنهم ما زالوا يستخدمون نفس المادة أو يغيرون المادة، لكنهم يحتفظون بنفس الاسم للعلامة التجارية المحلية. قد يتم تقديم نفس الدرجة تحت العديد من أسماء العلامات التجارية المحلية.
إن تصنيف المواد فائقة الدقة (حجم الجسيمات 1-5 ميكرون) هو المكان الذي يتم فيه استهداف معظم جهود التطوير الحقيقية. تتطلب العديد من المنتجات الاستهلاكية البلاستيكية قوالب ذات تفاصيل دقيقة وتشطيبات يمكن تحقيقها بسهولة باستخدام مواد فائقة الدقة. المواد في هذا التصنيف صعبة للغاية ومكلفة في التصنيع، ومن الصعب أيضًا إنتاج مواد متسقة دفعة بعد دفعة وسنة بعد سنة.
هناك عدد قليل جدًا من الدرجات في تصنيف الأنجستروفين (< 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.
تختفي درجات الجرافيت المنخفضة من السوق ببطء مع تغير تطبيقات التفريغ الكهربائي. يمكن بسهولة إنجاز أعمال القوالب ذات التجاويف الكبيرة بدون تفاصيل دقيقة وقوالب التشكيل بالطرق عن طريق الطحن عالي السرعة، مما يقلل من الحاجة إلى درجات في التصنيف الدقيق. في الوقت نفسه، تتطلب أعمال التجاويف التفصيلية المعقدة الجرافيت بأحجام جزيئات صغيرة وبنية دقيقة موحدة وقوى عالية لإنتاج تجاويف معقدة وصغيرة الحجم.
الدرجات ضمن التصنيفات
تحدد الخصائص الفيزيائية لكل درجة من درجات الجرافيت الترتيب داخل التصنيفات. الخصائص التي تؤثر على الأداء هي حجم الجسيمات وقوة الانحناء وصلابة الشاطئ. هذه الخصائص جنبًا إلى جنب مع صورة مجهرية للبنية الدقيقة هي أفضل الأدوات للتنبؤ بأداء الجرافيت.
إن أفضل أنواع الجرافيت في أي تصنيف هي تلك التي تحتوي على جزيئات متماسكة بإحكام مع اختلاف بسيط في الحجم. وهذا النوع من المواد المتجانسة يقاوم التآكل الناتج عن الطبيعة الحرارية لعملية التفريغ الكهربائي. وعادة ما يتم تحديد حجم الجسيمات بحجم متوسط. وعندما يمتد حجم الجسيمات على مدى صغير، يصبح التركيب الدقيق للمادة أكثر تجانسًا مع انخفاض المسامية. والمسامية في الجرافيت هي الحد الفاصل بين الجسيمات. وترتبط الجسيمات ببعضها البعض بوسائل كيميائية أو ميكانيكية، وفشل هذا النظام هو ما يؤدي إلى إطلاق الجسيمات في الفجوة عند التفريغ الكهربائي. وإذا كانت جزيئات المادة صغيرة وموحدة الحجم ومتماسكة بإحكام، فإن تآكل القطب يكون ضئيلاً. ويؤثر حجم الجسيمات على الحد الأدنى من التشطيب السطحي الذي ستنتجه المادة. ونظرًا لأن القطب يعيد إنتاج بنيته في التجويف، فلا يمكن الحصول على تشطيبات سطحية دقيقة بدرجات الجرافيت التي تحتوي على جزيئات كبيرة وبنية دقيقة غير موحدة.
غالبًا ما يكون التركيب الدقيق لصنف الجرافيت هو العامل المحدد الذي يحدد أداء EDM. يمكن أن يكون للتركيب الدقيق غير الموحد مع مجموعة واسعة من أحجام الجسيمات والمسام بقع ناعمة عبارة عن مناطق كبيرة من المسامية و/أو بقع صلبة عبارة عن تكتلات ناتجة عن المزج غير المتسق. يمكن أن تحدث البقع الصلبة أيضًا عن طريق تشريب المسام المفتوحة للمادة بالقار ثم إعادة معالجة المادة مما يمنح الجسيمات والمناطق المشبعة بالقار قيم صلابة مختلفة. نظرًا لأن العين المجردة لا تستطيع رؤية التركيب الدقيق، فلا توجد طريقة للكشف عن هذه المشكلات قبل عملية التصنيع. يتضمن تحديد سبب مشاكل التصنيع إجراء اختبارات تدميرية وفحص الصور المجهرية الضوئية.
