Прорывы и проблемы при обработке графитовых электродов

Прорывы и проблемы при обработке графитовых электродов

При точном производстве графитовые электроды служат основным инструментом для обработки электрического разряда (EDM), непосредственно влияя на качество выходного производства в высокопроизводительных секторах, таких как производство плесени и аэрокосмическая промышленность. В этой статье анализируются их процессы обработки, технические проблемы, требования к оборудованию и экологические последствия, в то же время исследуя критические связи с формами впрыскивания .

I. Процесс обработки: пятиэтапный точный контроль

Изготовление графитового электрода включает в себя пять строго контролируемых фаз, каждая требующая точность масштаба нанометра:

1. Выбор материала

   • Графит высокой плотности (например, ISO-88 или POCO EDM-AF5; размер частиц ≤5 мкм).
   • Ключевые метрики: электрическое удельное сопротивление ≤9 мкм · м; Прочность на изгиб ≥60 МПа.

2. Грубая обработка ЧПУ

   • Крайновые инструменты с алмазом достигают скорости разрезания 120 м/мин.
   • Слоистое отверстие с разрешением 0,3–0,5 мм (скорость удаления материала ≥200см/ч).

3. Вакуумная пропитка

   • Смоловая/молибденам пропитка при 0,8 МПа снижает пористость до <0,1%.
   • Твердость прыгает на HRA85–90 (против оригинального HRA65–70).

4. Микроугольская точность обработка

   • <0,1 мм разрядки, обрабатываемые с использованием наносекундных лазеров 355 нм.
   • Управление конусом: ≤0,02 мм/25 мм (критическое для комплексных полостей для инъекционной формы ).

5. Ультразвуковая полировка

   • 40 кГц ультразвуковая вибрация + карбид бора (RA ≤0,05 мкм).
   • Эффективность: ≥15см²/мин.

II Технические проблемы: три отраслевые болевые точки

Пример из исследования : для инъекционных форм, требующих φ0,3 мм микроуров:

• Криогенное охлаждение (-20 ° C) сводит к минимуму тепловую деформацию.
• Измерение лазера в процессе обеспечивает ± 2 мкм компенсации закрытой петли.

Iii. Спецификации основного оборудования

Пять критических систем, диктовавших точность обработки:

1. Ультра-определенный обработка
   • ± 1 мкм повторяемость (например, Mitsui Seiki HM450).
   • Жесткость шпинделя ≥300N · м (предотвращает вибрацию).
2. Микроуры лазерное бурение
   • 8 мкм размер пятна (Trumpf Trumicro 5030).
   • Частота импульса 80 кГц (соотношение сторон> 20: 1).
3. Система вакуумной пропитки
   • <0,05 МПа стабильность давления.
4. Сбор пыли
   • 99,97% @0,3 мкм фильтрация (Дональдсон Торит).
5. Introcess Metrolology
   • Лазерный зонд разрешения 0,1 мкм (Renishaw RLS20).

IV Управление по окружающей среде и безопасности

Графитовая обработка сталкивается с строгими экологическими препятствиями:

• Риск взрыва пыли : минимальная энергия зажигания 5MJ (ниже 10 мджа алюминия).
  → раствор: экранирование азота + защищенные от взрыва камеры (соответствие NFPA 652).
• Очистка сточных вод : фенольная охлаждающая жидкость с 3000–5000 мг/л CoD.
  → Биологическая + активированная обработка углерода (GB 21900-2008 Уровня 3 Соответствие).
• Энергетическая оптимизация :
  • Сухая обработка экономит 40% энергии по сравнению с методами влажных средств (требует управления пыли HEPA).
  • Энергетическое восстановление на немецком заводе SGL сокращает потребление на 28%.

V. Техническая синергия с пресс -формами

Графитовые электроды незаменимы при изготовлении плесени впрыска :

1. Комплексная геометрия : более высокая эффективность EDM в сравнении с электродами для меди для полостей 3D (например, Auto Grilles).
2. Качество поверхности : зеркальные финические формы впрыска (VDI 18) требуют электрода RA ≤0,05 мкм.
3. Эффективность затрат : затраты на электроды с большим рамки составляют 1/3 меди (ETI 2023 Данные).

Передовые приложения :

• Инъекционные формы для оболочек батареи EV используют 3D-печать графитовые электроды с внутренними каналами охлаждения.
• Умные формы со встроенными электродами обеспечивают прогнозное обслуживание (сокращение времени простоя на 40%).

Заключение: столбы точной революции

Обработка графитовых электродов продвигается к ультра-преобразованию (± 1 мкм) , зеленому производству (снижение энергии 50%) и оптимизацию, управляемую AI . В инъекционных формах и аэрокосмической промышленности каждый улучшение электрода ± 1 мкм повышает стабильность размерной партии на 10 ×. Интеграция с нано-коатированием и цифровыми близнецами еще больше расширит возможности в Китае.