재활용 흑연 먼지로 지속 가능한 도구 전극 생성

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TU Berlin의 IWF 연구원과 Gezea GmbH의 전문가는 환경에 유해한 흑연 먼지를 재활용할 수 있습니다. 전극은 며칠 안에 완성될 수 있습니다! 이것이 그들이 하는 방법입니다.

EDM은 까다로운 사양의 제품 제조를 위한 공구 및 금형 제작 분야에서 주로 사용되는 중요한 열 침식 공정입니다. 방전 가공의 한 가지 공정 변형은 공구 전극의 형상이 공작물로 등거리로 전송되는 다이 싱킹 EDM입니다. 흑연은 약 ϑS = 3,700°C의 높은 승화 온도와 관련 내마모성으로 인해 공구 전극에 자주 사용되는 재료입니다. 그러나 이러한 전극을 기계적으로 가공하는 동안 흑연 먼지가 생성됩니다. 일반적으로 흑연은 탄소로 구성되어 있으므로 환경에 유해하지 않습니다. 그럼에도 불구하고 먼지 형태로 기술적, 건강상의 문제를 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 먼지가 호흡기와 눈에 들어가 심각한 자극을 유발할 수 있습니다. 특히 미세한 입자도 상당한 폐 손상을 일으킬 수 있습니다[GIS22].

게다가 이 잔여 제품의 용도는 거의 또는 전혀 없습니다. 마지막으로, 이러한 흑연 잔류물을 처리하는 데에는 많은 노력이 필요하고 비용도 매우 많이 듭니다. 결과적으로 폐기물 흑연 분진을 방전 가공을 위한 새로운 공구 전극으로 재처리하는 것은 특히 지속 가능하고 경제적으로 수익성이 높은 접근 방식입니다.

EDM 공정 중에 전기 전도성의 침식된 입자가 작업 간격에 모여서 단락 및 아크 방전이 발생할 수 있습니다. 이러한 효과는 제거율 V̇W 및 마모율 V̇E와 같은 공정 목표 변수에 부정적인 영향을 미칩니다. 이에 대응하기 위해 입자를 제거할 목적으로 능동 및 수동 세척 방법이 공정에 통합됩니다.

삽입 깊이가 낮은 경우에는 외부 세척이 특히 적합합니다. 압력 또는 흡입 플러싱은 싱크 깊이가 더 큰 경우 매우 효과적입니다. 압력 또는 흡입 세척은 공구 전극에 통합된 세척 채널을 통해 수행할 수 있습니다.

도구 및 금형 제작 서비스 제공업체인 Gezea GmbH와 베를린 기술 대학의 공작 기계 및 공장 관리 연구소(IWF)는 현재 흑연 먼지를 기반으로 한 하이브리드 흑연-구리 전극 개발을 위해 협력하고 있습니다. 스파크 침식 카운터싱킹을 위한 새로운 유형의 공구 전극으로 사용됩니다. 이 프로젝트의 목표는 사람과 환경을 모두 보호하는 것입니다. 흑연 분진을 환경 친화적으로 준비하면 삽입된 내부 채널과 대체 재료를 사용하여 스파크 침식의 공정 결과도 개선됩니다. BMWi의 "중소기업을 위한 중앙 혁신 프로그램"(ZIM) 자금 조달 프로그램의 일환으로 이 협력 프로젝트는 AIF Projekt GmbH의 재정적 지원과 감독을 받습니다.

일반적으로 흑연으로 공구 전극을 제조하는 과정은 4개월 이상 소요됩니다[MER22]. 흑연 분진을 사용하면 제안된 프로젝트에서 이 프로세스를 5일 미만으로 단축할 수 있습니다. 이로 인해 런타임이 96% 이상 단축됩니다. 현재 기술과의 구체적인 차이점은 기본 재료 분쇄, 시간이 많이 소요되는 피치 함침, 흑연의 비정질 구조에서 결정질 구조로의 변환을 위한 흑연화와 같은 수많은 단계가 더 이상 필요하지 않다는 사실에 있습니다. 사용되는 흑연 분진은 이미 결정 상태이기 때문에 필요합니다. 흑연 분진에서 공구 전극으로 개발될 재처리 기술은 체질, 분쇄 및 금속 분말과의 혼합 공정 단계로만 구성됩니다. 그 다음에는 프레싱, 소결, 밀링을 통한 후가공이 이어집니다(그림 2).

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