Mecanizado de electrodos de grafito: Claves para este material

El grafito para electrodos de EDM presenta retos para su mecanizado eficiente. Aquí los factores más importantes para una implementación exitosa.

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1. Alto desgaste de las herramientas de corte

Debido a que el grafito utilizado para mecanizar electrodos para electroerosión de penetración (S-EDM) son de naturaleza muy abrasiva, el desgaste de la herramienta de corte es excepcionalmente rápido. Si bien incluso cortadores estándar de acero de alta velocidad (HSS) pueden mecanizar el grafito, estos presentan características de alto desgaste, lo que dificultará el mantenimiento del control dimensional de alta precisión y la buena calidad del acabado superficial. Es de tener en cuenta que por la naturaleza del proceso de EDM, cualquier imperfección superficial o geométrica que quede plasmada en el electrodo, será reproducida a su vez en la pieza final.

Adicionalmente, el desgaste extremo puede forzar un cambio de herramienta durante una operación, lo que podría provocar también imperfecciones en la pieza al intentar reiniciar la operación donde la dejó la herramienta desgastada.

¿Qué herramienta escoger? 

Se recomienda utilizar herramientas de carburo recubiertas de diamante para resistir la abrasividad del grafito. Ni siquiera las herramientas de carburo sin recubrimiento soportan el desgaste de manera suficiente. Adicionalmente, las herramientas tienen características especiales para su trabajo a altas velocidades de corte, extracción del calor sin formación de viruta y relativas bajas fuerzas de corte.

 

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Para las herramientas, se recomienda un recubrimiento de diamante CVD (deposición química de vapor) para maximizar la vida útil y el rendimiento de la herramienta. Estos recubrimientos crecen directamente en la fresa de carburo, lo que mejora la dureza y deja la herramienta con una capa de recubrimiento varias veces más gruesa que un recubrimiento de diamante PVD. Si bien no es el borde más afilado, el recubrimiento de diamante CVD brinda una vida útil de la herramienta mucho más prolongada que otros recubrimientos de diamante debido a la capa de diamante más gruesa.

 

2. Geometría del electrodo

La mayoría de los electrodos EDM son piezas complicadas con características que no se crean fácilmente con herramientas comunes y fresadoras estándar. En realidad, el hecho de escoger la electroerosión para fabricar ciertas geometrías en los herramentales, es que estas son complejas y profundas, por lo que no pueden ser fresadas directamente en el acero de manera económica. Esto hace que gran proporción de los electrodos contengan características pequeñas, profundas y frágiles que son también son difíciles de crear.

Por estas razones, lo más común es que deban utilizarse herramientas de diámetros pequeños y grandes relaciones de aspecto (diámetro/longitud), siendo necesarias altas velocidades de giro del husillo de las máquinas. Igualmente, para aprovechar el hecho de que el grafito permite altas velocidades de avance, la fresadora idealmente debe permitir movimientos rápidos de sus ejes.

¿Cómo son las máquinas fresadoras para electrodos?  

Las fresadoras diseñadas específicamente para la fabricación de electrodos de grafito están construidas con varias diferencias clave con respecto a los centros de mecanizado típicos, incluidas velocidades de husillo más altas (20,000 a 40,000 RPM), sistemas de extracción y contención de polvo y un CNC más potente para calcular movimientos precisos a altas velocidades de avance. 

Las máquinas incorporan un protector contra salpicaduras completamente cerrado que sella completamente el polvo de grafito dentro de la máquina, manejándolo con un sistema integral de recolección de polvo, para un entorno de taller limpio.

El centro de mecanizado vertical V56i Graphite está diseñado para aplicaciones de herramental, incluido el mecanizado de electrodos de grafito.

 

3. Evacuación de polvo

El polvo creado al fresar electrodos de grafito EDM también es muy abrasivo. Esta abrasión degrada rápidamente la máquina fresadora provocando daños en los componentes mecánicos críticos como el husillo, las cubiertas de guías y los husillos de bolas, si no se controla adecuadamente. Además, el polvo puede representar un riesgo para la salud del operador.

Para esto las máquinas deben ser provistas de sistemas de recolección y extracción de polvo siguiendo las recomendaciones de los fabricantes del grafito en todo momento.

 

4. Mantener seco

Los bloques de grafito con los que se fabrican los electrodos son porosos y absorben fácilmente la humedad, por lo que generalmente se mecanizan en seco. El uso de lubricantes y refrigerantes para el fresado causará problemas aguas abajo durante el proceso de EDM.

Si no se elimina la humedad antes de que comience el trabajo de EDM, se sobrecalentará durante el proceso de EDM y se expandirá, lo que hará que el electrodo pueda astillarse o romperse. La humedad puede eliminarse poniendo el grafito en un horno durante unas horas para que se seque.