浙江黄岩冠雄塑料模具厂

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石墨电极在塑料模具中的应用

一、石墨电极目前的应用状况

最近五年 模具行业飞速发展,石墨材料、新工艺和不断增加的 模具工厂不断冲击着 模具市场,随着中底档 模具市场的不断成熟,和新产品的开发周期越来越短, 模具厂的压力也不断增大,生产周期越来越短,质量、成本、交货期和新产品的开发决定了企业的竞争优势。

二、石墨与铜的放电比较

1. 机械加工性能好:切削阻力为铜的 1/4 ,加工效率是铜的 2-3 倍;
2. 电极抛光容易:石墨电极无毛刺,用砂纸简单表面处理即可,极大避免电极形状和尺寸受外力造成的形状失真;
3. 电极消耗小:导电性好,电阻率低,为铜的 1/3 ~ 1/5 ,粗加工时可以达到无损耗放电;
4. 放电速度快:放电速度为铜的 1 ~ 2 倍,粗加工的间隙可达 0.5 ~ 0.8 m m ,电流可达 50 ~ 100 A;
5. 重量轻:比重为 1.7 ~ 1.9 ,为铜的 1/5 ,对于大型电极可以极大减少工件重量,降低机床负荷和人工调装难度;
6. 耐高温:升华温度为 3650 ℃,高温条件下电极不软化,避免薄壁工件的变形问题;
7. 电极变形小:热膨胀系数<6 CTEX10-6/ ℃,仅为铜的 1/4 ,提高放电的尺寸精度;
8. 电极的设计不同:石墨电极容易清角,可以将平时要由多个电极的工件设计成一个完整电极,提高 模具的精确度,并减少放电时间。

三、石墨生产商介绍

目前全球知名的石墨供应商主要有五家:东洋、西格里、东海、罗兰和步高,其中日本东洋碳素是全球最大的 EDM 用石墨生产商,年产 5000 吨,其产品线覆盖全部高、中、低端市场,广泛应用于塑料、压铸、锻造等 模具行业。

四、常用的几种典型 TOYO 石墨

1.TTK-4 特性
1 )平均粒径: 4 μ m
    2 )体积密度: 1.78Mg/m3
    3 )硬度: 72shoreD
    4 )电阻率: 14.0 μΩ m
    5 )抗折强度: 73Mpa
    6 )可加工表面光洁度: Ra0.4 μ m
TTK-4 属于各向同性超细颗粒石墨,应用于精密 模具的超精细加工和超高表面光洁度的加工 ( 面壳、表面火花纹加工 )

2.ISO-63 特性
1 )平均粒径: 4 μ m
    2 )体积密度: 1.78Mg/m3
    3 )硬度: 72shoreD
    4 )电阻率: 14.0 μΩ m
    5 )抗折强度: 73Mpa
    6 )可加工表面光洁度: Ra0.4 μ m
ISO - 63 属于各向同性超微粒石墨,耐磨性能好,价格合理,应用于塑胶成型 模具,精密 模具的精细加工 ( 骨位、筋位、面壳表面火花纹加工 )

3.ISEM-7 特性
1 )平均粒径: 5 μ m
    2 )体积密度: 1.78Mg/m3
    3 )硬度: 76shoreD
    4 )电阻率: 15.0 μΩ m
    5 )抗折强度: 64.7Mpa
    6 )可加工表面光洁度: Ra1.2 μ m
ISEM-7 属于细石墨类中型材料,是经济又高效的牌号,应用于压铸、锻造、塑胶成型 模具的粗加工和中粗加工。

五、加工机床通常用常规的车削、铣削、磨削方法可以满足加工简单形状的需求 , 但近年来对电极几何形状复杂性的要求持续增加 , 针对这类电极就必须采用高速加工。石墨电极在机械加工时会产生大量的粉尘,为了避免石墨颗粒吸入机床主轴和丝杠,需要专门的防尘设计。目前解决方案主要有两种:专门的石墨加工机;或经过改装的 CNC 带专门的吸尘设备,个别企业也采用火花油做冷却液来加工。

六、典型石墨电极加工实例

1. 超大型电极
材料: ISO-63
尺寸: 800 × 600mm ,如果用铜加工此电极根本无法进行 EDM 加工。

2. 喇叭网模具电极
材料: TTK-4
尺寸: 970 × 100mm ,电视机喇叭网 模具表面火花纹要求高,用 TOYO 石墨做电极损耗小、加工出来的表面细腻均匀,棱角清晰。

3. 手机模具电极
材料: TTK-4
应用于特定表面火花纹要求的手机,具有 模具量产寿命长,表面花纹 CH22 。

4. 汽车模具电极
材料: ISEM-7
尺寸: 750 × 150 × 190mm ,放电速度快,损耗少,成本低。

6. 大型组合电极材料: ISO-63尺寸: 550 × 550 × 150mm ,众多筋条,一次成型,一次放电,放电时间缩短到原来的 55% ,并节省大量材料。

七、前景展望

模具在家电、汽车、机电、航空航天等工业领域日益成为工业化批量生产的主要工艺设备,承担了这些工业中 60 %~ 90 %的产品零部件的加工生产。近年来高速铣削突破了传统铣削难以加工高硬、高强、高韧 模具材料的限制。但电火花加工具有加工精度和表面质量高,可加工范围宽,特别是在复杂、精密、薄壁、窄缝、高硬材料的 模具型腔加工中的优势是高速铣削所不能比拟的,因此放电加工将仍然是 模具型腔加工的主要手段。由于石墨电极 ( 与铜相比 ) 有电极消耗少、放电加工速度快、机械加工性能好、重量轻、热膨胀系数小等优越性,逐渐代替铜电极成为电加工电极的主流。目前象海尔、康佳、科龙、创维、华益盛、恒佳等一批 模具业的知名企业也已经大量应用石墨,并取得两良好的经济效益。

发布时间: 2008-6-11   浏览次数: 991   打印  【返回】
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