Mengapa Tembaga Tungsten? | Performa EDM
Manfaat Properti &Komposisi Tungsten Tembaga
Sebagian besar nilai tungsten tembaga untuk elektroda pemesinan pelepasan listrik (EDM) adalah hasil dari sifat mekanik dan fisik yang unik dari bahan. Misalnya, konduktivitas listrik tembaga yang tinggi dan ketahanan aus tungsten menghasilkan kombinasi yang mengoptimalkan kemampuan manufaktur.
Komposisi tembaga tungsten yang berbeda juga berdampak pada kinerja elektroda EDM. Selain itu, keberhasilan proses EDM dipengaruhi oleh sifat benda kerja dan bahan elektroda.
Metrik untuk Keberhasilan EDM
Pilihan bahan elektroda pada akhirnya tergantung pada kemampuannya untuk berinteraksi secara produktif dengan bahan benda kerja, serta pada tujuan produksi tertentu. Beberapa metrik umum untuk mengukur keberhasilan pekerjaan produksi EDM meliputi:
- Rasio keausan elektroda (EWR)
- Tingkat penghapusan material (MRR)
- Ra (rata-rata kekasaran) permukaan akhir
Tembaga tungsten dapat meningkatkan EWR, karena integritas struktural bawaannya dan ketahanannya terhadap "DC arcing," frustrasi umum terkait EDM. MRR, atau kecepatan potong , sangat bergantung pada interaksi antara sifat material dan parameter pemesinan.
Efek Sifat Material Tungsten Tembaga
Dengan konduktivitas termal yang sangat baik, tembaga adalah bagian dari komposisi tungsten tembaga yang mendorong kecepatan potong. Jadi, mengapa tidak menggunakan elektroda tembaga murni? Jawabannya adalah bahwa tembaga elektrolitik (murni) menimbulkan tantangan besar dalam kemampuan manufaktur dan tingkat keausan.
Namun, menggabungkan tembaga dengan tungsten meningkatkan kedua kondisi tersebut, menghasilkan kinerja keseluruhan yang jauh lebih baik.
Menariknya, penambahan tungsten ke tembaga sering menghasilkan lapisan recast, yang biasa disebut sebagai "lapisan hitam", selama proses EDM. Meskipun lapisan ini benar-benar dapat meningkatkan ketahanan aus, penumpukan tambahan sedikit menurunkan konduktivitas termal dan pada akhirnya mengurangi MRR.
Tungsten Tembaga sebagai Bahan Komposit
Material komposit seperti tembaga tungsten bukanlah paduan sejati. Sebaliknya, mereka adalah paduan semu yang terbuat dari gabungan dua bahan yang berbeda secara kimia atau fisik.
Metode paduan tradisional, yang membutuhkan bahan murni untuk larut, tidak efektif untuk tungsten tembaga. Itu karena dengan titik leleh masing-masing sekitar 1981°F (1083ºC) dan 6152°F (3400ºC) untuk tembaga dan tungsten, tembaga akan menguap bahkan sebelum tungsten mulai meleleh.
Karena EDM semakin populer sebagai proses pemesinan non-tradisional untuk membuat cetakan dan cetakan — terutama pada benda kerja tungsten karbida dan baja perkakas — ahli metalurgi serbuk telah bereksperimen dengan metode fabrikasi yang berbeda untuk menggabungkan tungsten tembaga, seperti:
- Sintering fase cair
- Moulding injeksi logam
- Menekan panas
- Semprot plasma vakum
- Paduan mekanis
Porositas dan Kepadatan Tungsten Tembaga
Bahan elektroda tungsten tembaga paling sering dibuat melalui proses metalurgi serbuk , di mana "kerangka" tungsten pra-sinter berpori disusupi oleh tembaga cair. Secara umum, proses press-sinter-infiltrate mengurangi risiko porositas, yang menjadi perhatian utama produsen elektroda dan teknisi EDM karena dapat menyebabkan tonjolan pada rongga EDM.
Namun, komposit tungsten tembaga yang sepenuhnya padat hampir tidak mungkin dibuat. Itu karena perbedaan kontraksi termal antara tungsten padat dan tembaga cair selama pendinginan pasca-infiltrasi masih dapat menyebabkan beberapa porositas sisa.
Beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa penggunaan partikel tungsten skala nano yang dilapisi pada bubuk tembaga dan suhu sintering yang lebih rendah dapat meningkatkan densitas bahan akhir, sehingga mengurangi risiko pori-pori, danau tembaga, dan aglomerat tungsten.
Demikian pula, pengepresan panas — proses yang lebih sederhana dan lebih hemat biaya yang melibatkan panas dan tekanan simultan — juga telah dicatat untuk meningkatkan kepadatan.
Menyesuaikan Komposisi Tembaga Tungsten untuk Aplikasi EDM
Selain metode fabrikasi yang berbeda untuk meningkatkan kepadatan dan struktur mikro, memanipulasi rasio komposisi tembaga tungsten dapat menghasilkan properti kinerja khusus untuk aplikasi EDM.
Umumnya semakin tinggi persentase tungsten, semakin besar EWR dan stabilitas pemotongan, tetapi dengan mengorbankan kecepatan pemotongan yang lebih lambat. Sebaliknya, semakin banyak tembaga, semakin baik permukaan akhir dan MRR, tetapi dengan EWR yang berkurang.
Komposisi tungsten tembaga yang paling standar adalah 30% Cu dan 70% W. Namun, komposisi dapat disesuaikan berdasarkan aplikasi, seperti 50% W dan 50% Cu untuk sakelar tertutup. Untuk elektroda las titik, 89% W dan 11% Cu adalah umum.
Parameter Proses EDM untuk Meningkatkan MRR
Karena EDM adalah proses termal, Anda dapat secara logis menyimpulkan bahwa peningkatan konduktivitas termal akan meningkatkan MRR. Namun, sulit untuk menemukan "titik manis" di mana konduktivitas cukup tinggi untuk meningkatkan tingkat pemotongan, tetapi tidak terlalu tinggi untuk membiarkan celah percikan kosong dari panas.
Untungnya, ada model empiris untuk menentukan parameter proses yang berkaitan dengan sifat material, membantu mengidentifikasi sweet spot parameter proses yang akan secara efisien menghasilkan suku cadang sesuai spesifikasi.
Lebih penting lagi, penelitian telah menunjukkan bahwa konduktivitas termal saja tidak memengaruhi MRR . Sebaliknya, pengaruh konduktivitas termal hanya diwujudkan dalam hubungannya dengan arus puncak.
Itu berarti kombinasi konduktivitas termal tembaga tungsten dan percikan yang lebih kuat dan lebih berdampak akan membuat pemindahan material lebih cepat (walaupun tidak cantik). Namun, perhatikan bahwa hanya meningkatkan arus puncak tanpa juga meningkatkan konduktivitas akan membahayakan permukaan akhir, karena pembakaran yang lebih eksplosif dan tidak merata.
Resistensi Busur DC Pitting dan Tungsten Tembaga
Masalah lain dalam EDM adalah pitting, yang terjadi ketika lumpur dari material elektroda EDM yang aus dan material benda kerja yang terlepas tidak tersaring dengan baik dari cairan dialektika.
- Bila cukup banyak partikel yang menumpuk di antara elektroda dan benda kerja, ini dapat mengubah arus AC menjadi arus DC.
- Bertindak seperti elektroda, limbah menarik percikan api, yang kemudian menyebar melintasi cairan dan menciptakan pelepasan terkonsentrasi, yang pada akhirnya menyebabkan lubang di material.
Ini DC lengkung sering tidak terdeteksi sampai pitting terjadi. Karena penyebab paling umum adalah kondisi pembilasan yang buruk, teknisi menggunakan sistem filtrasi satu mikron dan perangkat lunak yang dapat merespons deteksi arus DC dan menyesuaikan parameter pemotongan yang sesuai.
Namun, terkadang kondisi pembilasan yang buruk sulit untuk dihindari, terutama untuk luka bakar yang sangat sulit. Dalam situasi ini, elektroda tungsten tembaga bisa sangat bermanfaat.
Integritas struktural tembaga murni dapat menghasilkan permukaan akhir yang luar biasa, bahkan tanpa sirkuit pemoles khusus. Ketahanan umumnya terhadap busur DC yang dikombinasikan dengan titik leleh tinggi dan kepadatan tungsten membuat elektroda dengan ketahanan aus yang tinggi bahkan dalam situasi pembilasan yang buruk.
Dalam EDM, integritas struktural suatu material menentukan kemampuannya untuk menahan ribuan percikan api kecil yang akan dialami material dan, pada akhirnya, kualitas benda kerja. Oleh karena itu, bahan elektroda dengan kombinasi sifat yang tepat dapat berarti perbedaan antara pekerjaan yang diselesaikan dengan baik dan pekerjaan yang dibatalkan.
Itulah sebabnya konduktivitas listrik tembaga yang tinggi dan ketahanan erosi busur yang dikombinasikan dengan konduktivitas termal yang sangat baik dan ketahanan aus dari tungsten menghasilkan kinerja yang optimal sebagai bahan elektroda EDM.
Untuk mempelajari lebih lanjut tentang tungsten tembaga dan mengapa Anda memilihnya untuk aplikasi terkait EDM, unduh laporan kami tentang bahan elektroda las resistansi.
