خمسة احتياطات لمعالجة الجرافيت |ورشة الآلات الحديثة

يمكن أن تكون معالجة الجرافيت عملاً صعبًا، لذا فإن وضع بعض المشكلات في المقام الأول يعد أمرًا بالغ الأهمية للإنتاجية والربحية.
لقد أثبتت الحقائق أن الجرافيت يصعب تصنيعه، خاصة بالنسبة لأقطاب EDM التي تتطلب دقة ممتازة واتساقًا هيكليًا.فيما يلي خمس نقاط رئيسية يجب تذكرها عند استخدام الجرافيت:
يصعب تمييز درجات الجرافيت بصريًا، ولكن لكل منها خصائص وأداء فيزيائي فريد.يتم تقسيم درجات الجرافيت إلى ست فئات وفقًا لمتوسط ​​حجم الجسيمات، ولكن غالبًا ما يتم استخدام ثلاث فئات أصغر فقط (حجم الجسيمات 10 ميكرون أو أقل) في EDM الحديث.يعتبر الترتيب في التصنيف مؤشرًا للتطبيقات والأداء المحتملين.
وفقًا لمقال بقلم دوج جاردا (تويو تانسو، الذي كتب في منشورنا الشقيق "MoldMaking Technology" في ذلك الوقت، ولكنه الآن SGL Carbon)، يتم استخدام درجات ذات حجم جسيمات يتراوح من 8 إلى 10 ميكرون للتخشين.تستخدم تطبيقات التشطيب والتفصيل الأقل دقة درجات من حجم الجسيمات من 5 إلى 8 ميكرون.غالبًا ما تُستخدم الأقطاب الكهربائية المصنوعة من هذه الدرجات لصنع قوالب الحدادة وقوالب الصب، أو لتطبيقات المساحيق والمعادن الملبدة الأقل تعقيدًا.
يعد التصميم ذو التفاصيل الدقيقة والميزات الأصغر والأكثر تعقيدًا أكثر ملاءمة لأحجام الجسيمات التي تتراوح من 3 إلى 5 ميكرون.تشمل تطبيقات الأقطاب الكهربائية في هذا النطاق قطع الأسلاك والفضاء.
غالبًا ما تكون الأقطاب الكهربائية الدقيقة للغاية التي تستخدم درجات الجرافيت بحجم جسيم يتراوح من 1 إلى 3 ميكرون مطلوبة لتطبيقات المعادن والكربيد الفضائية الخاصة.
عند كتابة مقال لـ MMT، حدد Jerry Mercer من Poco Materials حجم الجسيمات وقوة الانحناء وصلابة Shore باعتبارها المحددات الرئيسية الثلاثة للأداء أثناء معالجة القطب الكهربائي.ومع ذلك، فإن البنية المجهرية للجرافيت عادة ما تكون العامل المحدد في أداء القطب أثناء عملية EDM النهائية.
في مقال آخر عن MMT، ذكر ميرسر أن قوة الانحناء يجب أن تكون أعلى من 13000 رطل لكل بوصة مربعة لضمان إمكانية معالجة الجرافيت إلى أضلاع عميقة ورقيقة دون أن ينكسر.تعد عملية تصنيع أقطاب الجرافيت طويلة وقد تتطلب ميزات تفصيلية يصعب تصنيعها، لذا فإن ضمان المتانة مثل هذا يساعد في تقليل التكاليف.
تقيس صلابة الشاطئ قابلية تشغيل درجات الجرافيت.يحذر ميرسر من أن درجات الجرافيت الناعمة جدًا يمكن أن تسد فتحات الأداة، أو تبطئ عملية التصنيع أو تملأ الثقوب بالغبار، وبالتالي الضغط على جدران الفتحات.في هذه الحالات، يمكن أن يؤدي تقليل التغذية والسرعة إلى منع الأخطاء، ولكنه سيؤدي إلى زيادة وقت المعالجة.أثناء المعالجة، يمكن أن يتسبب الجرافيت الصلب ذو الحبيبات الصغيرة أيضًا في كسر المادة الموجودة على حافة الثقب.قد تكون هذه المواد أيضًا شديدة الكشط للأداة، مما يؤدي إلى تآكلها، مما يؤثر على سلامة قطر الثقب ويزيد من تكاليف العمل.بشكل عام، لتجنب الانحراف عند قيم الصلابة العالية، من الضروري تقليل تغذية المعالجة وسرعة كل نقطة ذات صلابة Shore أعلى من 80 بنسبة 1%.
نظرًا للطريقة التي ينشئ بها EDM صورة معكوسة للقطب الكهربائي في الجزء المعالج، قال ميرسر أيضًا إن البنية المجهرية الموحدة والمعبأة بإحكام ضرورية لأقطاب الجرافيت.تزيد حدود الجسيمات غير المستوية من المسامية، مما يؤدي إلى زيادة تآكل الجسيمات وتسريع فشل القطب.أثناء عملية المعالجة الأولية للقطب الكهربائي، يمكن أن تؤدي البنية المجهرية غير المستوية أيضًا إلى تشطيب سطحي غير متساوٍ - وهذه المشكلة أكثر خطورة في مراكز المعالجة عالية السرعة.يمكن أن تتسبب البقع الصلبة في الجرافيت أيضًا في انحراف الأداة، مما يتسبب في أن يكون القطب الكهربائي النهائي خارج المواصفات.قد يكون هذا الانحراف طفيفًا بدرجة كافية بحيث تظهر الثقب المائل بشكل مستقيم عند نقطة الدخول.
هناك آلات متخصصة لمعالجة الجرافيت.على الرغم من أن هذه الآلات ستسرع عملية الإنتاج بشكل كبير، إلا أنها ليست الآلات الوحيدة التي يمكن للمصنعين استخدامها.بالإضافة إلى التحكم في الغبار (الموضح لاحقًا في المقالة)، ذكرت مقالات MMS السابقة أيضًا فوائد الآلات ذات المغازل السريعة والتحكم بسرعات المعالجة العالية لتصنيع الجرافيت.ومن الناحية المثالية، يجب أن يتمتع التحكم السريع أيضًا بميزات تطلعية، ويجب على المستخدمين استخدام برنامج تحسين مسار الأداة.
عند تشريب أقطاب الجرافيت - أي ملء مسام البنية المجهرية للجرافيت بجزيئات بحجم ميكرون - توصي جاردا باستخدام النحاس لأنه يمكنه معالجة سبائك النحاس والنيكل الخاصة بشكل ثابت، مثل تلك المستخدمة في تطبيقات الفضاء الجوي.تنتج درجات الجرافيت المشربة بالنحاس تشطيبات أكثر دقة من الدرجات غير المشربة من نفس التصنيف.يمكنهم أيضًا تحقيق معالجة مستقرة عند العمل في ظل ظروف معاكسة مثل سوء التنظيف أو المشغلين عديمي الخبرة.
وفقًا لمقال ميرسر الثالث، على الرغم من أن الجرافيت الاصطناعي - وهو النوع المستخدم في صنع أقطاب EDM - خامل بيولوجيًا وبالتالي أقل ضررًا على البشر في البداية من بعض المواد الأخرى، إلا أن التهوية غير المناسبة لا تزال تسبب مشاكل.يعتبر الجرافيت الصناعي موصلًا للكهرباء، مما قد يسبب بعض المشكلات للجهاز، مما قد يؤدي إلى حدوث ماس كهربائي عند ملامسته لمواد موصلة غريبة.بالإضافة إلى ذلك، يتطلب الجرافيت المشرب بمواد مثل النحاس والتنغستن عناية إضافية.
وأوضح ميرسر أن العين البشرية لا تستطيع رؤية غبار الجرافيت بتركيزات صغيرة جدًا، لكنه لا يزال من الممكن أن يسبب تهيجًا وتمزقًا واحمرارًا.قد يكون الاتصال بالغبار كاشطًا ومهيجًا قليلاً، ولكن من غير المرجح أن يتم امتصاصه.يبلغ متوسط ​​التعرض المتوسط ​​الزمني (TWA) لغبار الجرافيت خلال 8 ساعات 10 ملجم/م3، وهو تركيز مرئي ولن يظهر أبدًا في نظام تجميع الغبار المستخدم.
يمكن أن يؤدي التعرض المفرط لغبار الجرافيت لفترة طويلة إلى بقاء جزيئات الجرافيت المستنشقة في الرئتين والشعب الهوائية.وهذا يمكن أن يؤدي إلى تغبر الرئة المزمن الشديد الذي يسمى مرض الجرافيت.عادة ما يرتبط الجرافيت بالجرافيت الطبيعي، ولكن في حالات نادرة يرتبط بالجرافيت الاصطناعي.
الغبار الذي يتراكم في أماكن العمل سريع الاشتعال، و(في المقال الرابع) يقول ميرسر إنه يمكن أن ينفجر في ظروف معينة.عندما يواجه مفتاح التشغيل تركيزًا كافيًا من الجزيئات الدقيقة العالقة في الهواء، سيحدث حريق غبار واشتعال.إذا كان الغبار منتشرًا بكمية كبيرة أو كان في منطقة مغلقة، فمن المرجح أن ينفجر.إن التحكم في أي نوع من العناصر الخطرة (الوقود أو الأكسجين أو الاشتعال أو الانتشار أو التقييد) يمكن أن يقلل بشكل كبير من احتمالية انفجار الغبار.في معظم الحالات، تركز الصناعة على الوقود عن طريق إزالة الغبار من المصدر من خلال التهوية، ولكن يجب على المتاجر مراعاة جميع العوامل لتحقيق أقصى قدر من الأمان.وينبغي أن تحتوي معدات التحكم في الغبار أيضًا على فتحات مقاومة للانفجار أو أنظمة مقاومة للانفجار، أو يتم تركيبها في بيئة تعاني من نقص الأكسجين.
حدد ميرسر طريقتين رئيسيتين للتحكم في غبار الجرافيت: أنظمة الهواء عالية السرعة المزودة بمجمعات الغبار - والتي يمكن أن تكون ثابتة أو محمولة اعتمادًا على التطبيق - والأنظمة الرطبة التي تشبع المنطقة المحيطة بالقاطع بالسوائل.
يمكن للمحلات التجارية التي تقوم بكمية صغيرة من معالجة الجرافيت استخدام جهاز محمول مزود بفلتر هواء جسيمات عالي الكفاءة (HEPA) يمكن نقله بين الآلات.ومع ذلك، فإن ورش العمل التي تعالج كميات كبيرة من الجرافيت يجب أن تستخدم عادةً نظامًا ثابتًا.الحد الأدنى لسرعة الهواء لالتقاط الغبار هو 500 قدم في الدقيقة، وتزداد السرعة في القناة إلى 2000 قدم في الثانية على الأقل.
تتعرض الأنظمة الرطبة لخطر "فتل" السائل (امتصاصه) في مادة القطب الكهربي لطرد الغبار.يمكن أن يؤدي الفشل في إزالة السائل قبل وضع القطب في EDM إلى تلوث الزيت العازل.يجب على المشغلين استخدام المحاليل المعتمدة على الماء لأن هذه المحاليل أقل عرضة لامتصاص الزيت من المحاليل المعتمدة على الزيت.عادةً ما يتضمن تجفيف القطب قبل استخدام EDM وضع المادة في فرن حراري لمدة ساعة تقريبًا عند درجة حرارة أعلى قليلاً من نقطة تبخر المحلول.يجب ألا تتجاوز درجة الحرارة 400 درجة، لأن ذلك سيؤدي إلى أكسدة المادة وتآكلها.يجب على المشغلين أيضًا عدم استخدام الهواء المضغوط لتجفيف القطب الكهربائي، لأن ضغط الهواء لن يؤدي إلا إلى دفع السائل إلى عمق أكبر في هيكل القطب الكهربائي.
تأمل شركة Princeton Tool في توسيع مجموعة منتجاتها، وزيادة نفوذها على الساحل الغربي، وتصبح موردًا أقوى بشكل عام.ومن أجل تحقيق هذه الأهداف الثلاثة في نفس الوقت، أصبح الحصول على ورشة تصنيع أخرى هو الخيار الأفضل.
يقوم جهاز EDM السلكي بتدوير سلك القطب الكهربائي الموجه أفقيًا في المحور E الذي يتم التحكم فيه بواسطة CNC، مما يوفر للورشة خلوص قطعة العمل والمرونة لإنتاج أدوات PCD معقدة وعالية الدقة.