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喇叭网模具：选择正确的石墨等级 |
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作者：POCO石墨公司 Michael Hu 来源：PT现代塑料 |
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对于模具制造商来说，喇叭网模具或许是一个难题。这是因为结构密集，同时要求非常好的表面光洁度，这样在注塑时塑料件才可以顺利地脱模。通常，由于数以千计的小孔、结合部位以及细小的加强筋，模具无法抛光。造成，所需的表面光洁度必需通过电加工来完成。如需要进行典型的4u-6u Rmax表面加工，这样才可以保证在脱模时，避免塑料件粘模。为了在放电加工过程中完成如此精细的表面加工，电极必须采用具有均匀显微结构和小颗粒尺寸的石墨。由于模具型腔是电极的镜像，而最终的塑料件又是型腔的镜像，因此为了获得最好的塑料件，选用最好的石墨非常必要。
喇叭网模具分别具备数以千计的孔和细小的筋条，因此工艺要求极高。从电极制作到模具的放电加工，需要高强度和精细颗粒石墨，石墨的颗粒尺寸平均在1-5微米。石墨等级很多，因此选择正确的石墨首先需要了解石墨的物理性质及这些物理属性对于在电加工过程的影响、对石墨电极制作的影响。
选择正确的石墨等级
无法通过手工抛光的小型精细型腔需要凭借电加工来完成所需的表面光洁度，因此石墨等级的选择必须可以满足上述要求。一般情况下，超细石墨可以胜任。选择适当的石墨时需要了解石墨的物理性质。
石墨的性质和特点
石墨的分级以颗粒尺寸为依据。超细石墨的颗粒平均粒度小于5微米。超细等级石墨中，物理属性和显微结构也有很大的差异。通常，高强度、小颗粒尺寸和均匀显微结构的石墨才能做到高尺寸精度、精细部位清晰的模具，可以注塑出高表面质量的塑料件。
均匀的显微结构
在电极制作或电加工过程中，就石墨的各项性能而言，最重要的是均匀的显微结构—孔隙和微粒均匀分布。高质量的石墨具有均匀的显微结构，每块石墨间结构一致，并且经年保持一致。而内部无规律疏散和有积团现象的石墨具有不可预期的性能。可预期的结果非常必要，尤其是对于需要更长的制造时间和成本的模具，例如，对尺寸、公差要求较高或者需要电加工表面加工（而非化学或手工抛光）的模具。
硬度和强度
对于电极制作来说有两个重要因素：肖氏硬度范围（70-80）以及抗弯强度（>13,000 psi）。
处于上述硬度范围的材料可以在数以千计的孔的顶部做出良好整齐的边缘。对于肖氏硬度大于80的材料来说，机加工的进给和转速要低些。小颗粒石墨材料硬度过大，在机加工过程中经常会在边缘处崩裂，这样不利于电极制作。它对刀具来说磨擦大，容易使刀具磨损，这样会影响孔直径的一致性。刀具的高磨损率和崩角将提高加工成本。太软的石墨同样会带来问题，它们会粘住刀具的排屑槽，使机加工速度变慢，或者导致粉尘堵塞孔，进而压迫孔壁产生拉痕。
如果石墨材料的抗弯强度大于13,000psi，那么此材料在加工成超细超深的筋条电极时可以避免断裂。由于这些电极要求细致的工艺，因此电极需要长时间来制作，并且从成本的角度来看，电极数目越少越合算。
用于喇叭网模具的超细等级石墨电极和塑料件成品
电极
在电加工过程中的电极损耗不容忽视，因为高损耗意味着电极需要经常修整以完成精细部位。另外，从电极上脱落下来的颗粒落入放电间隙中会导致型腔出现斑点并延长了电加工时间。过大的电极碎屑掉入放电间隙中会导致机床自适应控制抬刀来并增大电极和模具的空隙，或提高抬刀频率来清理放电间隙中大颗粒。在此种应用中，由于无法冲油，因此应当将碎屑尽量减小。
在放电过程中，融化金属被爆炸抛射出去，这将损耗电极的边缘。低强度和具有松散显微结构的石墨无法抵挡这种撞击并使得大颗粒也不断落入间隙中。而具有均匀显微结构和小颗粒尺寸的石墨可以减少这种损耗。因此电极损耗对于生产公差准确的型腔也是必需的。
电极轨迹加工可以帮助冲油清理放电间隙并提高表面加工质量。筋条电极进行轨迹加工时要求石墨材料必须具有高强度，这样才可以避免筋材在电极轨迹加工时出现断裂；这也会影响到表面加工的质量，在孔和筋条内部尤为重要，并进而影响塑料件的脱模。
采用高质量石墨材料进行型腔的精细部位和表面加工可以使塑料件顺利地从模具上脱离，从而提高生产率和利润。 
高品质石墨电极的放大图
新等级石墨改善加工结果
随着新材料加入超细石墨级别，电加工人员发现结果得到改善。这里值得一提的是一种特殊的石墨等级，EDM-4，它的优点如下：
◆ 颗粒平均尺寸小于4微米，可以从事精细表面加工并且损耗小。
◆ 抗弯强度提高到大于15,000 psi，有利于筋条加工。
◆ 轻松完成电极制作的理想硬度范围。
这些属性对于电极进行精细加工非常重要。同时为了保持良好的金属切削率，保持电极的这些属性也很重要。
使用具有这些物理性质的石墨可以减少电极损耗（达10%）并提高表面光洁度（达5%）。抗弯强度提高15%的该等级石墨对于制作细小筋条电极来说也是最佳的选择。
结果：对于要求较高的应用领域，如喇叭网模具，在选择石墨等级时了解不同等级的物理性质对加工型腔的影响非常重要。选择最好的石墨可以生产出高质量的型腔。型腔的表面加工是电极显微结构的镜像，因此选择最好的等级很重要。当型腔完成并生产出第一个塑料件后，由于型腔的不均匀造成的粘模问题意味着型腔需要返工或调整。虽然选用优质石墨的成本较高，但是在制作和电加工过程中高等级石墨性能带来的价值更可贵。
知道你所使用的石墨吗？
石墨的选择对每件工作的完成很重要。必须了解不同品牌和等级石墨的特点和物理属性。按照等级的不同，大致可以分为4种。只有在这4种里的，才能达到你所预期的效果。挑选石墨的时候，需要小心。你需要知道它的原产商和特性。同一品牌的石墨随着时间的推移也可能发生变化，并可能造成无法预料的后果。
使用高品质的石墨可以真正地降低生产成本。事实上，石墨电极在整个模具生产成本中只占了很小的一部分。最好的石墨由于其抗磨损能力高，所以只需用更少的电极就可加工出你满意的型腔。损耗低，也意味着在连续放电过程中，在间隙中将产生更少的石墨碎屑。另外，高品质的石墨比微结构粗糙的普通石墨在放电加工过程中更积极有效。同时，型腔的精度也提高了。从一块石墨电极到另一块石墨电极的连续使用中，我们可以预见精加工的过程。(end)
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(1/24/2005) |
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