La selección del grafito es la clave para lograr un rendimiento óptimo de su perforadora de matrices.
El grafito es el material de elección para la mayoría de los electrodos de electroerosión que se producen actualmente en el mundo occidental. Seleccionar el mejor grado de grafito para una aplicación en particular puede resultar difícil si no se comprenden las diferencias entre los distintos grados de grafito. Según el grado de grafito seleccionado y la aplicación, el grafito puede ser el factor limitante o el factor clave para lograr los resultados deseados del equipo.
Existe una amplia gama de grados de distintos fabricantes entre los que elegir. Cada fabricante utiliza diferentes técnicas de procesamiento, materiales de origen y controles de proceso, lo que significa que el producto final será bastante diferente. Los grados de cada fabricante están diseñados para un rendimiento óptimo para tipos específicos de aplicaciones. Para ayudar en la selección de materiales, cada fabricante publica especificaciones técnicas sobre sus materiales, pero no existen métodos de prueba estándar.
Dado que cualquier grado de grafito se parece a otro, la apariencia no forma parte de los criterios de selección. Cada grado debe seleccionarse por sus características físicas y propiedades. Para facilitar este proceso, los distintos grados de grafito se agrupan en seis clasificaciones que se dividen por tamaño de partícula promedio. Solo cuatro de las seis clasificaciones son adecuadas para su uso como electrodos de electroerosión. La clasificación de los distintos grados dentro de las clasificaciones es un indicador de su potencial de rendimiento.
Avances en grafito
La industria del grafito se esfuerza constantemente por producir grados de mayor calidad. Los materiales de grafito han seguido evolucionando junto con otros aspectos de la industria de la electroerosión, pero a un ritmo menos drástico. Se han realizado avances en la microestructura de los materiales de grafito, ya que esta es la clave del rendimiento.
Los grafitos gruesos con tamaños de partículas superiores a 100 micrones nunca han sido adecuados como material de electrodo. Durante la última década, los grados medios con un tamaño de partículas entre 21-100 micrones han desaparecido prácticamente del mercado como material de EDM. En los últimos años, muchos de los grados de gama baja dentro de la clasificación fina (materiales de tamaño de partícula de 11-20 micrones) también han desaparecido. Los materiales de la clasificación superfina (tamaño de partícula de 6-10) se han mantenido estables. Algunos de los fabricantes de estos materiales permiten que sus grados de grafito se vendan como marcas propias, lo que puede resultar confuso para el usuario final. La confusión se produce cuando los distribuidores de consumibles cambian los nombres de sus marcas propias, pero siguen utilizando el mismo material o cambian el material, pero mantienen el mismo nombre para la marca propia. El mismo grado puede ofrecerse bajo muchas marcas propias.
La clasificación ultrafina (tamaño de partícula de 1-5 micras) es donde se concentran la mayoría de los esfuerzos de desarrollo reales. Muchos de los productos de consumo de plástico requieren moldes con detalles finos y acabados que se pueden lograr fácilmente con materiales ultrafinos. Los materiales de esta clasificación son muy difíciles y costosos de fabricar y es aún más difícil producir material consistente lote tras lote y año tras año.
Existen muy pocos grados en la clasificación de 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.
Los grados de grafito de gama baja están desapareciendo lentamente del mercado a medida que cambian las aplicaciones de EDM. El trabajo de moldes de cavidades grandes sin detalles finos y matrices de forjado se puede realizar fácilmente mediante fresado de alta velocidad, lo que reduce la necesidad de grados en la clasificación fina. Al mismo tiempo, el trabajo de cavidades intrincado y detallado requiere grafito con tamaños de partículas pequeños, microestructura uniforme y alta resistencia para producir cavidades complejas y de características pequeñas.
Calificaciones dentro de las clasificaciones
Las propiedades físicas de cada grado de grafito determinan la clasificación dentro de las clasificaciones. Las propiedades que influyen en el rendimiento son el tamaño de partícula, la resistencia a la flexión y la dureza Shore. Estas propiedades, junto con una fotomicrografía de la microestructura, son las mejores herramientas para predecir el rendimiento del grafito.
El mejor grafito en cualquier clasificación tiene partículas compactas con poca variación de tamaño. Este tipo de material uniforme resiste el desgaste causado por la naturaleza térmica del proceso de electroerosión. El tamaño de partícula generalmente se indica como un tamaño promedio. Cuando el tamaño de partícula abarca un rango pequeño, la microestructura del material se vuelve más uniforme con una porosidad reducida. La porosidad en el grafito es el límite entre las partículas. Las partículas están unidas entre sí por medios químicos o mecánicos y la falla de este sistema es lo que libera partículas en el espacio durante la electroerosión. Si las partículas del material son pequeñas, de tamaño uniforme y compactas, la erosión del electrodo es mínima. El tamaño de partícula tiene una relación con el acabado superficial mínimo que producirá el material. Dado que el electrodo reproduce su estructura en la cavidad, no se pueden obtener acabados superficiales finos con grados de grafito que tienen partículas grandes y una microestructura no uniforme.
La microestructura del grado de grafito es a menudo el factor limitante que determina el rendimiento de la electroerosión. Una microestructura no uniforme con una amplia gama de tamaños de partículas y poros puede tener puntos blandos que son grandes áreas de porosidad y/o puntos duros que son conglomerados causados por una mezcla inconsistente. Los puntos duros también pueden ser causados por impregnar la porosidad abierta del material con brea y luego reprocesar el material dando a las partículas y áreas impregnadas con brea diferentes valores de dureza. Dado que el ojo desnudo no puede ver la microestructura, no hay forma de detectar estos problemas antes del proceso de mecanizado. La identificación de la causa de los problemas de mecanizado implica pruebas destructivas y el examen de fotomicrografías.
