VENTAJAS DEL GRAFITO

Graphite Manufacturing Process

El Grafito tiene muchas ventajas que lo han hecho el material más usado para electrodos de EDM

  • Es muy fácil para maquinizar.
  • Es muy resistente a los choques térmicos.
  • Tiene un coeficiente bajo de expansión térmica (3 veces mayor que el cobre) que garantiza la estabilidad de la geometría de electrodo durante el mecanizado con descarga eléctrica.
  • Está disponible en bloques grandes.
  • No se funde, se transforma directamente del estado sólido al estado gaseoso a 3,400°C. evitando el desgaste.
  • Su densidad es 5 veces más baja que la del cobre, lo que resulta en electrodos más ligeros.
  • Proporciona  una tasa más alta de eliminación de metal que el cobre pero con menos desgaste.
  • Tiene la característica única de que el desgaste tiende a disminuir cuando la corriente aumenta.



Más Acerca del Grafito
El grafito utilizado para el mecanizado de EDM es un material isotrópico con un tamaño de granos que varía desde algunos micrómetros hasta cerca de 20 micrómetros. En los años 70, mejoras hechas por fabricantes de grafito (propiedades isotrópicas, calidad constante, palanquillas de gran tamaño) combinadas con la aparición de máquinas EDM equipadas con generadores iso-plus, permitieron que el grafito se convirtiera en el material más usado para la mecanización de electrodos EDM.

El grafito puede ser separado en tres grupos:
1. Grafito de grano grande  (about 20 µm) de baja densidad (1.76 g/cm3)
2. Grafito de grano fino  (~10 µm) de alta densidad (1.82 g/cm3)
3. Grafito de grano muy fino  (~4 µm) con densidades mayores que 1.86 g/dm3

El grafito de grano grande se utiliza  para el mecanizado en desbastes mientras que el grafito de grano fino produce el mejor acabado de superficie. Como  el grafito se ha vuelto más accesible, los talleres de mecanizado EDM ofrecen inventario de dos o incluso de tres grados de grafito. El menos costoso para el desbaste es el grafito de grano grande, seguido por el grafito de grano fino para el acabado, o la combinación de ambos para acabado  y desbaste y posiblemente un grafito de grano muy fino para operaciones de acabado muy fino y que requieren alta precisión.

¿Porque el Grafito?
El grafito tiene muchas ventajas sobre otros materiales. El grafito es resistente al choque térmico. El grafito es el único material en el cual las propiedades mecánicas aumentan cuando aumenta la temperatura. Cuenta con un CTE bajo para la estabilidad geométrica. El grafito es fácil de mecanizar. No se funde, pero a muy altas temperaturas (3400ºC) se sublima. Finalmente, su densidad es baja  (cinco veces más baja que la del cobre) resultando en electrodos más ligeros. Grafito elimina el material mejor que el cobre o el cobre-tungsteno mientras el desgaste es más lento.

La tasa de desgaste tiende a disminuir a medida que aumenta la descarga, a diferencia del cobre, cuyo desgaste se incrementa a corrientes más altas. Por lo tanto, el grafito es ideal para el mecanizado de electrodos grandes ya que a medida que se incrementa la corriente se disminuye el tiempo de desbaste.

Aunque el grafito es propenso a descargas anormales, esto puede ser eliminado per medio de enjuague y la reducción de la intensidad de la descarga durante el mecanizado de polaridad negativa. Sin embargo, como resultado de esta compensación, el mecanizado de carburos de tungsteno es más difícil que con electrodos de cobre-tungsteno. También, ya que el grafito es un material cerámico, es más sensible al choque mecánico, y por consiguiente debe ser manipulado y mecanizado con cuidado.

Comparando los grados del grafito
No se recomienda comparar los grados del grafito con enfoque solo en las propiedades físicas, si no también ver su desempeño durante las operaciones EDM. No obstante, las siguientes propiedades físicas del grafito muestran ciertos efectos en su desempeño durante las operaciones EDM:

  • densidad
  • tamaño medio del grano
  • resistencia eléctrica
  • resistencia a la flexión
  • dureza

Densidad
Por regla, el desgaste disminuye y el acabado de la superficie mejora  cuando la densidad del grafito aumenta. El grafito de alta densidad es utilizado para mecanizar partes en las cuales la forma geométrica es crítica. Sin embargo, la eliminación de material es a menudo mejor con grafito menos denso.

Tamaño del grano
Con el grafito de grano muy fino, el desgaste disminuye y la superficie mejora. Por otra parte, la eliminación de material es menor, disminuyen los tamaños de bloque, y el precio aumenta.

Resistencia Eléctrica
Entre más baja la resistencia eléctrica, es más alta la conductividad térmica. Como resultado, el grafito tiene la habilidad de disipar la energía acumulada durante las descargas. En consecuencia, el desgaste disminuye con la resistencia eléctrica.

Resistencia a la flexion
Entre más alta la resistencia a la flexión, es más fácil el detallado y es menos el desgaste.

Dureza
Entre más alta la dureza del grafito, es más difícil mecanizar el electrodo.

Configuración
El grafito utilizado en polaridad negativa da una velocidad de mecanizado más alta que la polaridad positiva con una tasa de desgaste de aproximadamente 20%, independientemente del nivel de intensidad. Sin embargo, el mecanizado en polaridad positiva conduce a tasas de desgaste de aproximadamente 10% a 50% en el modo de acabado (con una intensidad de corriente de menos de 5A) y aproximadamente 0% en el modo de desbaste (intensidad de corriente mayor que 25A), mientras que disminuye el riesgo de descargas anormales, mencionado anteriormente.

En práctica, el operador utilizará normalmente grafito en polaridad positiva cuando este en el modo de desbaste, a excepción de agujeros a través del material donde el desgaste no es un factor crítico. Mecanizado en el modo de acabado se lleva a cabo en polaridad negativa o positiva dependiendo en la estabilidad del proceso. Para obtener la estabilidad del proceso, es recomendable utilizar densidades de corriente más pequeñas en polaridad negativa (45 A/in2) que en polaridad positiva (60 A/in2).