Материал электрода-инструмента для электроэрозионной обработки Советский патент 1987 года по МПК B23H9/00 

Изобретение относится к электроэрозионной обработке, а именно к материалам -для изготовления электродов-инструментов сложной конфигурации.

Известен материал, позволяющий из готавливать электроды-инструменты сложной конфигурации прессованием в размер с последующим обжигом при 1250-1800°С, содержащий 10-35 мае.ч. новолачной смолы и 100 мае.ч. углеродного наполнителя, в качестве которого используется смесь графитового порошка (60-98 мае.ч.) и нефтяного прокаленного кокса (10-40 мае.ч.), при этом размер частиц наполнителя составляет 74 мкм и менее 1.

Наличие кокса в составе материала приводит к необходимости длительной |Вьщержки при конечной температуре обжига, к большой усадке материала, что не позволяет изготавливать электроды с требуемой точностью и толщиной стенки более 20 мм. Электроды- инструменты из этого материала имеют низкую производительность и большой износ при электроэрозионной обработке (ээа).

Наиболее близким к изобретению является материал электрода-инструмента,- состоящий из 85-92 мас.% естественного рафинированного графита и 8-15 мас.% связующего - термореактивной, например фенолформальдегидной смелый Прессование электродов-инструментов из этого материала производят при 160 °С, а последующую термообработку отпрессованной заготовки при 905-2700 С с выдержкой при конечной температуре не менее 4/ч C2J.

Использование в шихте практическ . одной фракции (74-37 мкм) приводит к неравномерной упаковке и, соответственно, плотности при прессовании фасоннык электродов-инструментов. Равномерно плотзая упаковка с пористостью 10-15% достигается при широком фракционном составе. Применение в качестве наполнителя естественног анизотропного мягкого -графита, как показали эксперименты, определяют основные недостатки известного материала - низкую производительность, большой износ и длительность техно- логии изготовления из-за большого , ввемени обжига (8-10 ч).

Целью изобретения является повьш1 ние производительности электроэро

5

0

зионной обработки и снижение износа электрода-инструмента сложной конфигурации.

Указанная цель достигается тем, что в материале, содержащем углеродный наполнитель и фенолформальдегидную смолу в качестве углеродного наполнителя использован порошок искусственного графита, полученного графи- тацией непрокаленного кокса при температуре не ниже со степе«ью графитации 0,8 и выше в следующем фракционном составе, мас.%: Частицы размером 100-160 мкм 1-5 размером 71-100 мкм 10-30 размером 40-71 мкм 40-60 размером менее 40 мкм Остальное

при следующем соотношении компонентов пресс-порошка, мас.%:

Графит искусствеиньш ,,. 80-90 Смола фенолформальдегидная 10-20 Использование в качестве наполнителя графитов на основе непрокаленного кокса, полученных при температуре графитации ниже 2300°С, так же, как и использование графитов на основе прокаленного кокса, резко ухудшает электроэрозионные характеристики материала. В этом случае графиты имеют мальй истинньш удельный вес, в результате чего при оптимальном количестве связующего и любом гранулометрическом составе наполнителя 5 прессованный материал электрода- инструмента получается с повьш1енной плотностью, беспористый. Это вызывает растрескивание заготовок при обжиге и, следовательно, потерю работоспособности электродов-инструментов при ЭЭО.

5

0

40

На чертеже показана зависимость производительности и износа электрода-инструмента при ЭЭО от пористости углеродного материала.

Как видно из графика, зависимости производительности и износа от пористости имеют ярко выраженные максимум и минимум. Зона оптимальных значений соответствует 15-20%-ной пористости термообработанного углеродного материала. Использование наполнителя, содержащего, мас,%: частицы размером 100-160 мкм 1-5; размером 71-100 мкм 10-30; размером 40-71 мкм 40-60 , позволяет получить оптимальную упаковку прессованной заготовки с пористостью 10-15%, при

обжиге облегчается выход летучих, сокращается время, термообработки, исключается растрескивание, обеспечиваются оптимальные конечная пористость (15-22%) и электроэрозионные свойства углеродного электрода- инструмента.

При содержании в шихте частиц размером 71-100 мкм меньше 10мас.% растет электросопротивление материала, пористость увеличивается вьше оптимального значения (25%) и в результате этого ухудшаются злектро- эрозиоиные свойства электродного

материала. Особенно наглядно это про-, f5 теля- разделены менее электропроводны

является при прессовании сложнофа- сонных электродов. В наиболее выступающих зонах электрода плотность ниже 1,55 г/смЗ и, соответственно, износ в 3-4 раза вьш1е, а производительность процесса ЭЭО в 1,5-2,0 раза ниже, чем у электродов с плотностью 1,70-1,80 г/см. Увеличение содержания в составе наполнителя частиц размером 71-100 мкм вьте 30 мас.% приводит к неоднородности рабочей поверхности электрода-инструмента. Это вызывает шлакование электрода (локализацию заряда в одно точке, приостановку процесса ЭЭО) |и увеличение износа электрода за счет удаления материала крупными частицами.

Фракция 40-71 мкм является основной (40-60 мас.%). В сочетании с более мелкими частицами и незначительным количеством (1-5 мас.%) частиц размером 100-160 мкм основная фракци 40-71 мкм и фракция 71-100 мкм обеспечивают наиболее равномерную упаков ку при прессовании. Наличие, разных фракций способствует снижению .трения между частицами, разрушению арочных перекрытий при прессовании, и в то же время сохраняется открытая порис-. тость в пределах 10-15%.

Содержание связзпощего в материале зависит от вида наполнителя и его фракционного состава. Для предлагаемого углеродного материала оптималь- ным является содержание связующего (фе- нолформальдегидной смолы) 10-20 мас.%. Уменьшение .количества смолы менее 10 мас.% приводит к снижению механической прочности обожженного изделия

ВНИИПИ Заказ 7503/15 Тираж 972 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4

12847544

и резкому увеличению вследствие этого износа инструмента.

При содержании смолы выше 20 мае./о увеличивается склонность материала к растрескиванию при обжиге. Это приводит либо к необходимости удлинения режима обжига (до сотен часов), либо к резкому ухудшению работоспособнос- ти электрода-инструмента при ЭЭО. Кроме того, даже длительный обжиг, не позволяет получить материал, обеспечивающий высокую производительность, так как частицы графитового наполни0

5

0

ми и прочными прослойками карбонизированной смолы.

Предлагаемый углеродный материал электрода-инструмента получают следующим образом.

Измельчают искусственный графит, полученный из непрокаленного кокса графитацией при температуре более , далее проводят фракционирование с помощью сит, и графитовый порошок согласно предлагаемому гранулометрическому составу смешивают с фенолформальдегидной смолой. Полученную смесь вальцуют на горячих вал- 0 ках при 90-140°С. Возможна также пропитка наполнителя растворами смбл. Графитосмоляную массу просушивают и дробят.до фракции меньше 200 мкм.

Прессование изделий из полученного пресс-порошка производится в обогреваемой пресс-форме. Температура прессования в пределах 160-300°С, давление 100-400 КГС/СМ2-, время вьщержки 15-100 мин выбираются в зависимости от типа смолы и конфигурации элект- рода такими, чтобы плотность прессованного изделия находилась в преде- лах 1,75-1,8.5 г/смЗ.

Обжиг прессованных заготовок электродов-инструментов может быть произведен в условиях защиты изделия от окисления лри 1250°С и вьш1е в любом нагревательном устройстве, обеспечивающем такие условия.

Испытания электродов-инструментов из предлагаемого материала показали их высокие эксплуатационные качества: повьш1ение производительности обработки и снижение износа при прове- 5 дении копировально-прошивочных работ.

5

5

0