A seleção de grafite é a chave para atingir o desempenho ideal do seu afundador de matriz
Grafite é o material de escolha para a maioria dos eletrodos EDM produzidos hoje no mundo ocidental. Selecionar o melhor grau de grafite para uma aplicação específica pode ser difícil se as diferenças entre os graus de grafite não forem compreendidas. Dependendo do grau de grafite selecionado e da aplicação, o grafite pode ser o fator limitante ou o fator-chave para atingir os resultados desejados do equipamento.
Há uma ampla gama de graus de vários fabricantes para escolher. Cada fabricante usa diferentes técnicas de processamento, materiais de origem e controles de processo, o que significa que o produto final será bem diferente. Os graus de cada fabricante são projetados para desempenho ideal para tipos específicos de aplicações. Para auxiliar na seleção de materiais, cada fabricante publica especificações técnicas sobre seu material, mas não há métodos de teste padrão.
Como qualquer grau de grafite parece semelhante a outro grau, a aparência não faz parte dos critérios de seleção. Cada grau deve ser selecionado por suas características físicas e propriedades. Para tornar esse processo mais fácil, vários graus de grafite são agrupados em seis classificações que são segregadas pelo tamanho médio de partícula. Apenas quatro das seis classificações são adequadas para uso como eletrodos EDM. Como os diferentes graus se classificam dentro das classificações é um indicador de seu potencial de desempenho.
Avanços em Grafite
A indústria de grafite está constantemente se esforçando para produzir graus de qualidade mais altos. Os materiais de grafite continuaram a evoluir junto com os outros aspectos da indústria de EDM, mas em um ritmo menos dramático. Avanços foram feitos na microestrutura dos materiais de grafite, pois esta é a chave para o desempenho.
Grafites grosseiros com tamanhos de partículas acima de 100 mícrons nunca foram adequados como material de eletrodo. Durante a última década, graus médios com tamanho de partículas entre 21-100 mícrons praticamente desapareceram do mercado como material EDM. Nos últimos anos, muitos dos graus de baixo custo dentro da classificação fina (materiais de tamanho de partícula de 11-20 mícron) também desapareceram. Os materiais de classificação superfina (tamanho de partícula de 6-10) permaneceram estáveis. Alguns fabricantes desses materiais permitem que seus graus de grafite sejam vendidos como marcas próprias, o que pode ser confuso para o usuário final. A confusão ocorre quando os distribuidores de consumíveis mudam os nomes de suas marcas próprias, mas ainda usam o mesmo material ou mudam o material, mas mantêm o mesmo nome para a marca própria. O mesmo grau pode ser oferecido sob muitas marcas próprias.
A classificação ultrafina (tamanho de partícula de 1-5 mícron) é onde a maioria dos esforços reais de desenvolvimento são direcionados. Muitos dos produtos de consumo de plástico exigem moldes com detalhes finos e acabamentos que podem ser facilmente obtidos com materiais ultrafinos. Os materiais nesta classificação são muito difíceis e caros de fazer e é ainda mais difícil produzir material consistente lote após lote e ano após ano.
Existem muito poucos graus na classificação angstrofina (< 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.
Os graus de grafite de ponta inferior estão desaparecendo lentamente do mercado conforme as aplicações de EDM mudam. Trabalhos de moldes de cavidades grandes sem detalhes finos e matrizes de forjamento podem ser facilmente feitos por fresamento de alta velocidade, reduzindo assim a necessidade de graus na classificação fina. Ao mesmo tempo, trabalhos de cavidades detalhadas e intrincadas exigem grafite com tamanhos de partículas pequenos, microestrutura uniforme e altas resistências para produzir cavidades complexas e de pequenas características.
Notas dentro das classificações
As propriedades físicas de cada grau de grafite determinam a classificação dentro das classificações. As propriedades que influenciam o desempenho são tamanho de partícula, resistência à flexão e dureza shore. Essas propriedades, juntamente com uma fotomicrografia da microestrutura, são as melhores ferramentas para prever o desempenho do grafite.
O melhor grafite em qualquer classificação tem partículas compactadas com pouca variação de tamanho. Esse tipo de material uniforme resiste ao desgaste causado pela natureza térmica do processo de EDM. O tamanho das partículas é geralmente declarado como um tamanho médio. Quando o tamanho das partículas abrange uma pequena faixa, a microestrutura do material se torna mais uniforme com porosidade reduzida. A porosidade no grafite é o limite entre as partículas. As partículas são unidas por meios químicos ou mecânicos e a falha desse sistema é o que libera partículas na lacuna durante a EDM. Se as partículas do material forem pequenas, uniformes em tamanho e compactadas, a erosão do eletrodo será mínima. O tamanho das partículas tem influência no acabamento superficial mínimo que o material produzirá. Como o eletrodo reproduz sua estrutura na cavidade, acabamentos superficiais finos não podem ser obtidos com graus de grafite que têm partículas grandes e microestrutura não uniforme.
A microestrutura do grau de grafite é frequentemente o fator limitante que determina o desempenho da EDM. Uma microestrutura não uniforme com uma ampla gama de tamanhos de partículas e poros pode ter pontos moles que são grandes áreas de porosidade e/ou pontos duros que são conglomerados causados por mistura inconsistente. Pontos duros também podem ser causados pela impregnação da porosidade aberta do material com piche e, em seguida, reprocessamento do material, dando às partículas e áreas impregnadas de piche valores de dureza diferentes. Como o olho nu não consegue ver a microestrutura, não há como detectar esses problemas antes do processo de usinagem. A identificação da causa dos problemas de usinagem envolve testes destrutivos e o exame de fotomicrografias.
