La sélection du graphite est la clé pour obtenir des performances optimales de votre enfonçage de matrice
Le graphite est le matériau de choix pour la majorité des électrodes EDM produites aujourd'hui dans le monde occidental. Il peut être difficile de sélectionner la meilleure qualité de graphite pour une application particulière si les différences entre les qualités de graphite ne sont pas comprises. Selon la qualité de graphite sélectionnée et l'application, le graphite peut être le facteur limitant ou déterminant pour obtenir les résultats souhaités de l'équipement.
Il existe une large gamme de nuances proposées par de nombreux fabricants. Chaque fabricant utilise des techniques de traitement, des matières premières et des contrôles de processus différents, ce qui signifie que le produit final sera très différent. Les nuances de chaque fabricant sont conçues pour des performances optimales pour des types d'applications spécifiques. Pour faciliter la sélection des matériaux, chaque fabricant publie des spécifications techniques sur ses matériaux, mais il n'existe pas de méthodes de test standard.
Étant donné que chaque nuance de graphite ressemble à une autre nuance, l'apparence ne fait pas partie des critères de sélection. Chaque nuance doit être sélectionnée en fonction de ses caractéristiques et propriétés physiques. Pour faciliter ce processus, différentes nuances de graphite sont regroupées en six catégories, séparées par taille moyenne des particules. Seules quatre des six catégories sont adaptées à une utilisation comme électrodes EDM. Le classement des différentes nuances au sein des catégories est un indicateur de leur potentiel de performance.
Progrès dans le domaine du graphite
L'industrie du graphite s'efforce constamment de produire des qualités de meilleure qualité. Les matériaux en graphite ont continué d'évoluer parallèlement aux autres aspects de l'industrie de l'électroérosion, mais à un rythme moins spectaculaire. Des progrès ont été réalisés dans la microstructure des matériaux en graphite, car c'est la clé des performances.
Les graphites grossiers dont les particules mesurent plus de 100 microns n'ont jamais été adaptés comme matériau d'électrode. Au cours de la dernière décennie, les qualités moyennes dont les particules mesurent entre 21-100 microns ont pratiquement disparu du marché en tant que matériau d'électroérosion. Ces dernières années, de nombreuses qualités bas de gamme de la classification fine (matériaux dont les particules mesurent 11-20 microns) ont également disparu. Les matériaux de la classification superfine (matériaux dont les particules mesurent 6-10) sont restés stables. Certains fabricants de ces matériaux autorisent la vente de leurs qualités de graphite sous forme de marques maison, ce qui peut prêter à confusion pour l'utilisateur final. La confusion se produit lorsque les distributeurs de consommables modifient le nom de leurs marques maison, mais utilisent toujours le même matériau, ou modifient le matériau, mais conservent le même nom pour la marque maison. La même qualité peut être proposée sous plusieurs noms de marques maison.
La classification ultrafine (taille des particules de l'ordre du micron) est celle sur laquelle se concentrent la plupart des efforts de développement réels. De nombreux produits de consommation en plastique nécessitent des moules aux détails et aux finitions précis qui peuvent être facilement obtenus avec des matériaux ultrafins. Les matériaux de cette classification sont très difficiles et coûteux à fabriquer et il est encore plus difficile de produire des matériaux homogènes lot après lot et année après année.
Il existe très peu de grades dans la classification angstrofine (< 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.
Les nuances de graphite bas de gamme disparaissent peu à peu du marché à mesure que les applications d'électroérosion évoluent. Les moules à cavités de grande taille sans détails fins et les matrices de forgeage peuvent être facilement réalisés par fraisage à grande vitesse, réduisant ainsi le besoin de nuances dans la classification fine. Dans le même temps, les cavités détaillées et complexes nécessitent du graphite avec de petites tailles de particules, une microstructure uniforme et des résistances élevées pour produire des cavités complexes à petits détails.
Les grades au sein des classifications
Les propriétés physiques de chaque type de graphite déterminent le classement au sein des classifications. Les propriétés qui influencent les performances sont la taille des particules, la résistance à la flexion et la dureté Shore. Ces propriétés, ainsi qu'une photomicrographie de la microstructure, sont les meilleurs outils pour prédire les performances du graphite.
Le meilleur graphite de toute classification possède des particules serrées avec peu de variation de taille. Ce type de matériau uniforme résiste à l'usure causée par la nature thermique du processus d'électroérosion. La taille des particules est généralement indiquée comme une taille moyenne. Lorsque la taille des particules couvre une petite plage, la microstructure du matériau devient plus uniforme avec une porosité réduite. La porosité du graphite est la limite entre les particules. Les particules sont liées entre elles par des moyens chimiques ou mécaniques et la défaillance de ce système est ce qui libère les particules dans l'espace lors de l'électroérosion. Si les particules du matériau sont petites, de taille uniforme et serrées, l'érosion de l'électrode est minimale. La taille des particules a une incidence sur la finition de surface minimale que le matériau produira. Étant donné que l'électrode reproduit sa structure dans la cavité, des finitions de surface fines ne peuvent pas être obtenues avec des nuances de graphite qui ont de grosses particules et une microstructure non uniforme.
La microstructure de la nuance de graphite est souvent le facteur limitant qui détermine les performances de l'EDM. Une microstructure non uniforme avec une large gamme de tailles de particules et de pores peut avoir des points mous qui sont de grandes zones de porosité et/ou des points durs qui sont des conglomérats causés par un mélange incohérent. Les points durs peuvent également être causés par l'imprégnation de la porosité ouverte du matériau avec du brai, puis par le retraitement du matériau donnant aux particules et aux zones imprégnées de brai des valeurs de dureté différentes. Comme l'œil nu ne peut pas voir la microstructure, il n'y a aucun moyen de détecter ces problèmes avant le processus d'usinage. L'identification de la cause des problèmes d'usinage implique des tests destructifs et l'examen de photomicrographies.
