El polvo de grafito reciclado crea electrodos de herramientas sostenibles

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Los investigadores de la IWF de TU Berlin y los especialistas de Gezea GmbH pueden reciclar el polvo de grafito dañino para el medio ambiente. ¡Los electrodos se pueden terminar en cuestión de días! Así es como lo hacen.

La electroerosión es un importante proceso de erosión térmica que se utiliza principalmente en el campo de la fabricación de herramientas y moldes para la fabricación de productos con especificaciones exigentes. Una variante del proceso de mecanizado por descarga eléctrica es la electroerosión por penetración, en la que la geometría de un electrodo de herramienta se transfiere de forma equidistante a una pieza de trabajo. El grafito es un material de uso frecuente para electrodos de herramientas debido a su alta temperatura de sublimación de aproximadamente ϑS = 3700 °C y la resistencia al desgaste asociada. Sin embargo, se produce polvo de grafito durante el procesamiento mecánico de estos electrodos. En general, el grafito no es peligroso para el medio ambiente porque está compuesto de carbono. Sin embargo, puede dar lugar a complicaciones técnicas y de salud en forma de polvo. Por ejemplo, el polvo puede entrar en las vías respiratorias y en los ojos, provocando una irritación grave. Las partículas particularmente finas también pueden causar un daño pulmonar considerable [GIS22].

Además, hay pocos o ningún uso para este producto residual. Por último, pero no menos importante, la eliminación de estos residuos de grafito implica un gran esfuerzo y es muy costosa. En consecuencia, reprocesar el polvo de grafito del producto de desecho en nuevos electrodos de herramientas para el mecanizado por descarga eléctrica es un enfoque particularmente sostenible y económicamente lucrativo.

Durante el proceso de EDM, las partículas erosionadas conductoras de electricidad se acumulan en los espacios de trabajo, lo que puede provocar cortocircuitos y descargas de arco. Estos efectos tienen una influencia negativa en las variables objetivo del proceso, como la tasa de eliminación V̇W y la tasa de desgaste V̇E. Para contrarrestar esto, se integran en el proceso métodos de lavado activos y pasivos con el objetivo de eliminar las partículas.

En el caso de una profundidad de inserción et pequeña, el lavado externo es especialmente adecuado para este fin. El lavado a presión o succión es muy efectivo para fregaderos de mayor profundidad. El lavado a presión o por succión se puede realizar a través de canales de lavado integrados en el electrodo de la herramienta.

Gezea GmbH, un proveedor de servicios para la fabricación de herramientas y moldes, y el Instituto de Máquinas Herramientas y Gestión de Fábricas (IWF) de la Universidad Técnica de Berlín ahora están trabajando juntos en el desarrollo de un electrodo híbrido de grafito-cobre basado en polvo de grafito. Se utilizará como un nuevo tipo de electrodo de herramienta para el avellanado erosivo por chispa. Los objetivos de este proyecto son proteger tanto a las personas como al medio ambiente. La preparación respetuosa con el medio ambiente del polvo de grafito también mejora los resultados del proceso en la erosión por chispas mediante canales internos insertados y el uso de materiales alternativos. Como parte del programa de financiación del "Programa central de innovación para PYMES" (ZIM) de BMWi, este proyecto de cooperación cuenta con el apoyo financiero y la supervisión de AIF Projekt GmbH.

Por lo general, el proceso de fabricación de electrodos de herramientas a partir de grafito lleva más de cuatro meses [MER22]. Mediante el uso de polvo de grafito, este proceso se puede reducir a menos de cinco días en el proyecto propuesto. Esto daría como resultado un tiempo de ejecución que es al menos un 96 por ciento más corto. La diferencia concreta con el estado de la técnica radica en el hecho de que numerosos pasos, como la trituración del material base, la lenta impregnación con brea y la grafitización para la transformación de la estructura amorfa a la estructura cristalina del grafito ya no son necesarias. necesario, porque el polvo de grafito a utilizar ya se encuentra en estado cristalino. La tecnología de reprocesamiento que se desarrollará a partir del polvo de grafito para los electrodos de herramientas solo constará de los pasos del proceso de tamizado, trituración y mezcla con polvo metálico. A esto le sigue el prensado, la sinterización y el posprocesamiento mediante fresado (Fig. 2).

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(DNI:48644066)