グラファイトを処理するための5つの注意事項|現代機械ワークショップ

グラファイト処理は難しいビジネスになる可能性があるため、特定の問題を最優先することは、生産性と収益性にとって重要です。
事実は、特に優れた精度と構造的一貫性を必要とするEDM電極の場合、グラファイトの加工が難しいことを証明しています。グラファイトを使用する際に覚えておくべき5つの重要なポイントは次のとおりです。
グラファイトグレードは視覚的に区別するのが難しいですが、それぞれに固有の物理的特性と性能があります。グラファイトグレードは、平均粒子サイズに応じて6つのカテゴリに分類されますが、最近のEDMでは3つの小さなカテゴリ(粒子サイズが10ミクロン以下)のみがよく使用されます。分類のランクは、潜在的なアプリケーションとパフォーマンスの指標です。
Doug Garda(当時、姉妹誌「MoldMaking Technology」を執筆した東洋炭素、現在はSGLカーボン)の記事によると、粒度範囲が8〜10ミクロンのグレードが荒加工に使用されています。精度の低い仕上げおよび詳細アプリケーションでは、5〜8ミクロンの粒子サイズのグレードが使用されます。これらのグレードで作られた電極は、鍛造金型やダイカスト金型の製造、またはそれほど複雑でない粉末や焼結金属の用途によく使用されます。
細かいディテールデザインとより小さく、より複雑な機能は、3〜5ミクロンの範囲の粒子サイズに適しています。この範囲の電極用途には、ワイヤー切断および航空宇宙が含まれます。
特殊な航空宇宙用金属およびカーバイドの用途では、粒子サイズが1〜3ミクロンのグラファイトグレードを使用した超微細精密電極が必要になることがよくあります。
MMTの記事を書いているとき、PocoMaterialsのJerryMercerは、電極処理中の性能の3つの重要な決定要因として、粒子サイズ、曲げ強度、およびショア硬度を特定しました。ただし、グラファイトの微細構造は、通常、最終的なEDM操作中の電極の性能を制限する要因です。
別のMMTの記事で、マーサーは、グラファイトを破損することなく深くて薄いリブに加工できるようにするには、曲げ強度を13,000psiより高くする必要があると述べています。グラファイト電極の製造プロセスは長く、詳細で機械加工が難しい機能が必要になる場合があるため、このような耐久性を確保することでコストを削減できます。
ショア硬度は、グラファイトグレードの作業性を測定します。マーサーは、柔らかすぎるグラファイトグレードはツールスロットを詰まらせたり、機械加工プロセスを遅くしたり、穴をほこりで埋めたりして、穴の壁に圧力をかける可能性があると警告しています。このような場合、送りと速度を下げるとエラーを防ぐことができますが、処理時間が長くなります。処理中に、硬くて小さな粒子のグラファイトも、穴の端にある材料を破壊する可能性があります。これらの材料はまた、工具に対して非常に研磨性があり、摩耗を引き起こし、穴の直径の完全性に影響を与え、作業コストを増加させる可能性があります。一般に、高い硬度値でのたわみを避けるために、ショア硬度が80を超える各ポイントの処理フィードと速度を1%下げる必要があります。
EDMが処理された部分の電極の鏡像を作成する方法のために、マーサーはまた、密に詰まった均一な微細構造がグラファイト電極に不可欠であると言いました。不均一な粒子境界は多孔性を増加させ、それによって粒子の侵食を増加させ、電極の故障を加速させます。初期の電極加工プロセスでは、不均一な微細構造によって表面仕上げが不均一になる可能性があります。この問題は、高速マシニングセンターではさらに深刻です。グラファイトのハードスポットもツールのたわみを引き起こし、最終電極が仕様から外れる原因となる可能性があります。このたわみは、斜めの穴が入口点でまっすぐに見えるほどわずかである可能性があります。
専用の黒鉛加工機があります。これらの機械は生産を大幅にスピードアップしますが、メーカーが使用できるのはこれらの機械だけではありません。粉塵制御(記事の後半で説明)に加えて、過去のMMSの記事では、高速スピンドルを備えた機械と、グラファイト製造のための高速処理速度を備えた制御の利点も報告されています。理想的には、迅速な制御にも将来を見据えた機能が必要であり、ユーザーはツールパス最適化ソフトウェアを使用する必要があります。
グラファイト電極を含浸させる場合、つまり、グラファイト微細構造の細孔をミクロンサイズの粒子で満たす場合、Gardaは、航空宇宙用途で使用されるような特殊な銅およびニッケル合金を安定して処理できるため、銅の使用をお勧めします。銅を含浸させたグラファイトグレードは、同じ分類の非含浸グレードよりも細かい仕上げを実現します。また、フラッシングが不十分な場合やオペレーターの経験が浅い場合など、悪条件で作業する場合にも安定した処理を実現できます。
Mercerの3番目の記事によると、EDM電極の作成に使用される種類の合成グラファイトは生物学的に不活性であるため、最初は他の材料よりも人体への害が少ないですが、不適切な換気は依然として問題を引き起こす可能性があります。合成黒鉛は導電性であるため、デバイスに問題が発生する可能性があり、異物の導電性材料と接触すると短絡する可能性があります。さらに、銅やタングステンなどの材料を含浸させたグラファイトには、特別な注意が必要です。
マーサーは、人間の目は非常に低濃度のグラファイトダストを見ることができないが、それでも刺激、引き裂き、赤みを引き起こす可能性があると説明しました。ほこりとの接触は研磨性があり、わずかに刺激を与える可能性がありますが、吸収される可能性は低いです。8時間でのグラファイトダストの時間加重平均(TWA)暴露ガイドラインは10 mg / m3であり、これは目に見える濃度であり、使用中のダスト収集システムには決して現れません。
グラファイトの粉塵に長時間過度にさらされると、吸入されたグラファイト粒子が肺や気管支に留まる可能性があります。これは、グラファイト病と呼ばれる重度の慢性じん肺症につながる可能性があります。黒鉛化は通常、天然黒鉛に関連していますが、まれに合成黒鉛に関連しています。
職場に蓄積する粉塵は非常に可燃性であり、(4番目の記事で)マーサーは特定の条件下で爆発する可能性があると述べています。点火が空気中に浮遊する十分な濃度の微粒子に遭遇すると、粉塵火災と爆燃が発生します。粉じんが大量に飛散したり、密閉された場所にあると、爆発しやすくなります。あらゆる種類の危険な要素(燃料、酸素、点火、拡散、または制限)を制御することで、粉塵爆発の可能性を大幅に減らすことができます。ほとんどの場合、業界は換気によって発生源からほこりを取り除くことによって燃料に焦点を合わせていますが、店舗は最大限の安全性を達成するためにすべての要素を考慮する必要があります。防塵装置には、防爆穴または防爆システムを設置するか、酸素不足の環境に設置する必要があります。
マーサーは、グラファイトダストを制御するための2つの主要な方法を特定しました。集塵機を備えた高速エアシステム(用途に応じて固定またはポータブル)と、カッター周辺を液体で飽和させるウェットシステムです。
少量のグラファイト処理を行うショップでは、機械間を移動できる高効率の微粒子空気(HEPA)フィルターを備えたポータブルデバイスを使用できます。ただし、大量のグラファイトを処理するワークショップでは、通常、固定システムを使用する必要があります。ほこりを捕らえるための最小空気速度は毎分500フィートであり、ダクト内の速度は毎秒少なくとも2000フィートに増加します。
ウェットシステムでは、液体が電極材料に「吸い上げ」(吸収され)、ほこりを洗い流すリスクがあります。電極をEDMに配置する前に液体を除去しないと、絶縁油が汚染される可能性があります。これらのソリューションはオイルベースのソリューションよりも油を吸収しにくいため、オペレーターは水ベースのソリューションを使用する必要があります。EDMを使用する前に電極を乾燥させるには、通常、溶液の蒸発点よりわずかに高い温度で、材料を対流式オーブンに約1時間入れます。温度は400度を超えてはなりません。これは、材料を酸化および腐食させるためです。また、空気圧は流体を電極構造の奥深くに押し込むだけなので、オペレーターは圧縮空気を使用して電極を乾燥させないでください。
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投稿時間:2021年9月26日