FR2527119A1 - Materiau carbone-carbone pour la fabrication des electrodes-outils employees dans l'usinage par electroerosion, et procede de fabrication dudit materiau - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE L'USINAGE PAR ELECTROEROSION. LE MATERIAU CARBONE-CARBONE FAISANT L'OBJET DE L'INVENTION EST DU TYPE SE PRESENTANT SOUS LA FORME D'UN MELANGE CONSTITUE PAR UNE CHARGE DE CARBONE EN POUDRE ET UNE RESINE THERMODURCISSABLE ET EST CARACTERISE EN CE QUE LA CHARGE DE CARBONE EST UNE POUDRE DE GRAPHITE ARTIFICIEL CONNUE EN SOI, OBTENUE PAR GRAPHITISATION D'UN COKE NON CALCINE, LA COMPOSITION PONDERALE DUDIT MATERIAU ETANT LA SUIVANTE: RESINE THERMODURCISSABLE, 10 A 20; POUDRE DE GRAPHITE ARTIFICIEL, LE SOLDE, LADITE POUDRE DE GRAPHITE ARTIFICIEL SE COMPOSANT DE 1,0 A 5 DE PARTICULES D'UNE GROSSEUR DE 100 A 160MM, DE 10 A 30 DE PARTICULES D'UNE GROSSEUR DE 71 A 100MM, DE 40 A 60 DE PARTICULES D'UNE GROSSEUR DE 40 A 71MM, LE SOLDE ETANT DES PARTICULES DE GROSSEUR INFERIEURE A 0,40MM. L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT A LA FABRICATION DES ELECTRODES-OUTILS EMPLOYEES DANS LES MACHINES D'ELECTROEROSION A COPIER PAR DEFONCAGE.
Description
La présente invention concerne le domaine de 1 'usi- nage par électroérosion 1notamment les matériaux carbonecarbone pour la fabrication des électrodes-outils employées dans l'usinage par électroérosion, et les procédés pour la fabrication de ces matériaux.
L'invention peut être appliquée avec une efficacité maximale à la fabrication des électrodes-outils employées dans les machines d'électroérosion à copier par défonçage.
En outre, l'invention peut être appliquée à la fabrication des électrodes-outils employées dans les machines à copier par défonçage électrochimique.
On connait un matériau carbone-carbone pour la fabrication des électrodes-outils employées dans l'usinage par électroérosion, se présentant sous la forme d'un mélange, comprenant une charge de carbone en poudre et une résine thermodurcissable.
Ce matériau carbone-carbone contient, en tant que charge de carbone, une poudre de graphite naturel raffiné, et sa composition pondérale est la suivante
résine thermodurcissable 8 à 15 %,
poudre de graphite naturel le solde.
résine thermodurcissable 8 à 15 %,
poudre de graphite naturel le solde.
(brevet français n 2 109 624).
La poudre de graphite naturel raffiné, utilisée en tant que charge de carbone, a des propriétés de résistance mécanique insuffisamment élevées, une forte anisotropie, et requiert un temps prolongé pour la cuisson. Ces propriétés entraient la destruction du matériau de l'électrode, surtout aux régimes de finition et de semi-finition, une basse vitesse d'enlèvement du matériau de la pièce à usiner, du fait de l'instabilité de l'usinage, une forte usure des électrodesoutils et une longue durée de leur fabrication.
On connais un procédé de fabrication d'électrodesoutils en matériau carbone-carbone, dans lequel le mélange de charge de carbone en poudre et de résine thermodurcissable est moulé par compression, l'électrode ainsi obtenue étant ensuite soumise à un traitement thermique, suivi d'un refroidissement. La compression du mélange s'effectue sous une pression de 10,55 à 14,06 MPa, à une température de 160 C, et le traitement thermique s'effectue dans un milieu protégeant la surface des électrodes contre l'oxydation, à savoir, dans une atmosphère d'azote, à une température dë 905 C à 2700 C (brevet français n 2 109 624).
Les valeurs indiquées de la pression et de la temp- rature de compression dudit mélange sont insuffisantes il en résulte de grandes différences de densité dans les diverses portions des électrodes-outils et un abaissement général de leur densité.
La basse densité et, en conséquence, la résistance mécanique abaissée, entralnent une usure accrue des outils, ce qui se traduit par un abaissement de la précisa@@ de 1 usinage par électroérosion.
Cela s'explique par ce qui suit. Le chauffage du matériau carbone-carbone doit prevoquer la destru@@ion de la résine avec dégagement des matieres volatiles. r e chauffage du matériau au cours de a compression je å une température de 160 C est, selon le genre de resine, oit tout à fait insuffisant pour le deroulement de la destru@@@@@, soit trop faible, ne provoquant quune destruction tout a fait insignifiante (la quantité de résine se decomposant n'étant que de 5 à 7 %).Dans ce cas, la plus grande partie des matières volatiles se dégage lors du traitement thermique, ce qui provoque justement l'abaissement de la densité des électrodes-outils et, quelquefois, leur fissuration.
En outre, la présence dans la poudre de graphite de particules dont la grosseur est de 37 à 74 um, rend l'assemblage irrégulier et est à l'origine d'une grande résis- tivité et d'une forte porosité () 25 %) du matériau ; il en résulte l'altération des propriétés d'électroérosion des électrodes-outils destinées à l'usinage par électroérosion, y compris leur rendement, leur usure et la rugosité de la surface usinée.
Ces propriétés se manifestent particulièrement quand les électrodes comprimées ont des formes compliquées La densité dans les zones les plus profondes de l'électrode est alors inférieure à 1,55 g/cm3 et, par conséquent, l'usure est de 3 à 4 fois plus grande, avec un débit du processus d'usinage par électroérosion de 1,5 à 2 fois plus bas que pour les électrodes à densité de 1,70 à 1,80 g/cm3.
On s'est donc proposé de créer un matériau carbonecarbone pour la fabrication des électrodes-outils employées dans l'usinage par électroérosion et d'élaborer un procédé de fabrication des électrodes-outils avec ce matériau, qui, grâce à la composition du matériau et aux régimes de son traitement, permettraient d'obtenir des électrodes-outils à faible usure, assurant un grand rendement et une grande précision de l'usinage par électroérosion.
La solution consiste en un matériau carbone-carbone pour la fabrication des électrodes-outils employées dans l'usinage par électroérosion, se présentant sous la forme d'un mélange constitué par une charge de carbone en poudre et une résine thermodurcissable, matériau dans lequel, d'après l'invention, la charge de carbone est une poudre de graphite artificiel connue en soi, obtenue par graphitisation d'un coke non calciné, la composition pondérale étant la suivante::
résine thermodurcissable 10 à 20 %,
poudre de graphite artificiel. le solde, la poudre de graphite artificiel ayant dans sa composition de 1,0 à 5 % de particules d'une grosseur de 100 à 160 pm,de 10 à 30 mo de particules d'une grosseur de 71 à 100 um, de 4G à 60 m de particules d'une grosseur de 40 à 71ou, le solde étant des particules de grosseur inférieure à 40hum.
résine thermodurcissable 10 à 20 %,
poudre de graphite artificiel. le solde, la poudre de graphite artificiel ayant dans sa composition de 1,0 à 5 % de particules d'une grosseur de 100 à 160 pm,de 10 à 30 mo de particules d'une grosseur de 71 à 100 um, de 4G à 60 m de particules d'une grosseur de 40 à 71ou, le solde étant des particules de grosseur inférieure à 40hum.
La présence dans le matériau carbone-carbone, en tant que charge de carbone, d'une poudre de graphite artificiel obtenue par graphitisation d'un coke non calciné assure un rendement maximal et une usure minimale, grace à la. grande isotropie du matériau et à l'obtention d'une porosité optimale, de 15 à 22 %.
L'utilisation d'une charge ayant la composition granulométrique indiquée permet d'obtenir un assemblage optimal dans le produit comprimé, la porosité étant de 10 à 15 %, ce qui facilite la sortie des constituants volatils, réduit la durée du traitement thermique, supprime la fissuration, assure une porosité finale optimale (15 à 22 %) et confère à l'outil en carbone de hautes propriétés d'électroérosion.
Si le mélange de départ contient moins de 10 % de particules d'une grosseur de 74 à 100 umou n > en contient pas du tout, la résistivité du matériau s'accroit, la porosité devient plus grande que la valeur optimale (25 %), ce qui se traduit par une altération des propriétés d'électroérosion du matériau pour électrodes. Ceci se manifeste d'une manière particulièrement marquée en cas de moulage par compression d'électrodes de formes compliquées. Dans les zones les plus saillantes de l'électrode, la densité est inférieure à 1,55 g/cm3 et, en conséquence, l'usure est de 3 à 4 fois plus forte, le rendement du processus d'usinage par électroérosion est de 1,5 à 2,0 fois plus bas que celui des électrodes à densité de 1,70 à 1,80 g/cm3.L'augmentation du taux pondéral de particules d'une grosseur de 74 à 100 au-dessus de 30 % dans la charge provoque l'apparition d'hétérogénéités sur la surface active de l'électrode-outil.
Il s'ensuit une "scorification" de l'électrode (localisation de la décharge en un seul point, interruption du processus d'usinage par électroérosion) et une augmentation de son usure.
Le taux de liant dans le matériau dépend de la nature de la charge et de sa composition granulométrique. Pour le matériau carbone-carbone faisant l'objet de l'invention, le taux optimal de liant, sous forme de résine thermodurcissable, est de 10 à 20 % en poids. La diminution du taux de résine au-dessous de 10 % provoque un abaissement de la résistance mécanique et de la liaison des grains du produit cuit, et par conséquent, une forte augmentation de l'usure de l'outil.
Si le taux de résine est supérieur à 20 %, la tendance du matériau à la fissuration lors de la cuisson augmente.
I1 s' ensuit soit la nécessite d'augmenter la durée de la cuisson (jusqu'à plusieurs centaines d'heures), soit une forte altération de l'aptitude au fonctionnement de l'électrode-outil lors de l'usinage par électroérosion. En outre, même une longue cuisson ne permet pas d'obtenir un matériau assurant un grand rendement, car les particules de la charge de graphite sont séparées par des couches intercalaires de résine carbonisée ayant une conductivité électrique et une résistance mécanique plus faibles.
La composition granulométrique indiquée de la poudre de graphite artificiel assure l'assemblage le plus uniforme lors de la compression et, selon les auteurs, contribue à l'abaissement du frottement entre les particules et au dévoûtage lors de la compression, tout en conservant la porosité dans la plage de 15 à 22 %, valeur qui assure un grand rendement de pair avec une faible usure de l'électrode- outil.
I1 est avantageux que le graphite artificiel ait un taux de graphitisation d'au moins 0,80.
L'utilisation, en tant que charge, d'un graphite élaboré à partir d'un coke non calciné, obtenu avec un taux de graphitisation inférieur à 0,80, altère fortement les caractéristiques d'életroérosion du matériau. Les graphites ont alors une anisotropie élevée et un poids spécifique bas il s'ensuit que, malgré la quantité optimale de liant et quelle que soit la composition granulométrique de la charge, le matériau moulé par compression de l'électrode-outil a une densité accrue est dépourvue de pores. Ceci entraîne la fissuration des électrodes-outils lors de leur cuisson et, par conséquent, la perte de leur aptitude au fonctionnement lors de l'usinage par électroérosion.
Le matériau carbone-carbone peut contenir, outre les constituants indiqués, une poudre de cuivre, sa composition pondérale étant la suivante
- résine thermodurcissable 10 à 20 %,
poudre de cuivre 3 à 6 %,
poudre de graphite artificiel le solde.
- résine thermodurcissable 10 à 20 %,
poudre de cuivre 3 à 6 %,
poudre de graphite artificiel le solde.
Le taux de poudre de cuivre dans la plage indiquée donne, comme le montrent les investigations métallographiques, un fort abaissement du nombre de petits pores et une augmentation de la densité de la phase graphite, ce qui se traduit par un accroissement des propriétés de résistance du matériau.
Les recherches ont également montré que tous les autres pores se concentrent aux joints du cuivre, tandis que la phase graphite est plus dense. Dans un tel matériau, la porosité après traitement thermique est 18 à 22 X et se situe dans l'intervalle de porosité optimal, assurant un grand rendement de l'usinage par électroérosion, de pair avec une faible usure du matériau de l'electrode-outil.
Si le taux de cuivre est inférieur à 3 %, on n'observe pratiquement aucun effet d'amélioration de la moulabilité et d'abaissement de l'usure de l'électrode. Si le tux de cuivre est supérieur à 6 %, l'usure de l'électrode@ augmente dans toute la gamme des régimes d'usinage par él@ érosion.
I1 est avantageux que la grosseur des particule@ de poudre de cuivre soit de 20 à 100 > im
Le choix de la grosseur des particules ut dans la plage de 20 à 100 m est lié. à la composition gr@ métrique principale de la charge de carbone.Si la gro@@eur des particules de cuivre est inférieure à 20 m, @ors de la compression ces particules peuvent pénétrer dans @es pures des particules de graphite et, du fait de leurs coefficienis de dilatation volumique différents, peuvent provoquer, lors du traitement thermique, la destruction des particules de graphite. I1 s'ensuite une altération des caractéristiques de résistance du matériau et un accroissement de l'usure des électrodes-outils. Si la grosseur des particules de cuivre est supérieure à 100 m, l'uniformité de la distribution du cuivre dans le matériau s'altère.
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Le matériau carbone-carbone peut contenir en tant que résine thermodurcissable une résine phénol-formaldéhyde ou silicone.
La résine phénol-formaldéhyde, largement employée dans la production, a des caractéristiques thermogravimétri- ques et un taux de coke résiduel optimaux vis-à-vis de la composition granulométrique utilisée de la charge et des caractéristiques température-force de compression.
L'utilisation d'une résine silicone, en tant que résine thermodurcissable est conditionnée par le fait que, sous l'action de la haute température lors des décharges électriques impulsionnelles (plus de 2000 C), le liant est détruit dans des zones localisées de l'électrode et il se forme des carbures de silicium. L'action de la température continuant, le carbure de silicium formé se décompose en donnant du graphite dont le taux de graphitisation est proche de l'unité, c'est-a-dire du graphite parfait. Ce phénomène est confirmé par les investigations au microscope électronique par la méthode de microdiffraction de la couche monomoléculaire active de l'électrode-outil après les essais d'électroérosion.On peut supposer que ce processus de transformation du matériau carbone-carbone de la couche superficielle de l'électrode-outil en graphite parfait et carbure de silicium freine le processus d'électroérosion du carbure de silicium, en créant des microzones d'amorçage préférentiel des étincelles, résultant de la conductivité électrique élevée du graphite parfait. Les zones voisines, contenant du carbure de silicium, constituent en quelque sorte des zones de renforcement, ce qui se traduit par un abaissement de l'usure de l'électrode-outil.
La solution consiste également en un procédé de fabrication d'électrodes-outils en matériau carbone-carbone, dans lequel le mélange de charge de carbone en poudre et de résine thermodurcissable est moulé par compression pour former les électrodes-outils, puis les électrodes-outils sont soumises à un traitement thermique dans un milieu protégeant leur surface contre l'oxydation, suivi d'un refroidissement, procédé dans lequel, d'après l'invention, la compression du mélange s'effectue sous une pression de 14,5 à 20,0 MPa et à une température de 200 à 500 C, puis le traitement thermique des électrodes-outils s'effectue dans un milieu protégeant leur surfaçe contre l'oxydation, à une température de 1250 à 3000 C.
La compression du mélange sous une pression de 14,5 à 20,0 MPa et à une température de 200 à 500C assure le dégagement d'une quantité optimale de matières volatiles lors de la compression, l'obtention d'une porosité finale après la cuisson dans l'intervalle de 15 à 22 % et l'accroissement de la résistance mécanique des électrodes-outils. Ceci, à son tour, se traduit par un abaissement de l'usure des électrodes et une augmentation du rendement de l'usinage par électroérosion.
Quand les électrodes-outils à traiter sont chauffées jusqu'à 1250 C, le dégagement des matières volatiles s'achève pratiquement d'une manière complète et le liant se carbonise totalement. Dans l'intervalle de températures de 1250 à 3000 C, la structure du liant carbonisé continue à se modifier , en provoquant en premier lieu une diminution de la résistivité, ce qui améliore les propriétés d'électroérosion du matériau.
Aux températures situées dans l'intervalle de 2800 à 3000 C, il y a pratiquement graphitisation totale du matériau. La carbonisation à une profondeur de 0,5 à 5 mm contribue à
l'élévation de la précision de fabrication des électrodes, grâce aux faibles retraits, ainsi qutà l'abaissement de la durée de leur fabrication.
l'élévation de la précision de fabrication des électrodes, grâce aux faibles retraits, ainsi qutà l'abaissement de la durée de leur fabrication.
Afin d'obtenir une carbonisation superficielle des électrodes-outils à une profondeur de 0,5 à 5 mm, il est avantageux de réaliser le traitement thermique à une vitesse de 100 C/min.
Un tel chauffage échelonné rapide assure un plus faible retrait des électrodes-outils et, en conséquence, une précision plus élevée de l'usinage par électroérosion.
I1 est avantageux que le milieu utilisé pour protéger la surface des électrodes contre l'oxydation soit un bain de sel ou de métal.
Il est avantageux aussi que le milieu utilisé pour protéger la surface des électrodes contre l'oxydation soit un vide de 1,333 Pa ou 1.10 2 mm Hg, car, dans ce cas, les matières volatiles se formant lors de la carbonisation du liant sortent plus facilement de l'électrode-outil.
Le milieu utilisé pour protéger la surface des électrodes contre l'oxydation peut être un atmosphère d'argon,admis dans la chambre de traitement à partir de bouteilles, ce qui rend inutile le recours à une installation spéciale, par exemple à vide.
L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, détails et avantages de celle-ci apparaitront mieux à la lumière de la description explicative qui va suivre de différents modes de réalisation donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs.
Le matériau carbone-carbone pour la fabrication des électrodes-outils employées dans l'usinage par électroérosion, conforme à l'invention, se présente sous la forme d'un mélange constitué par une charge de carbone en poudre et une résine thermodurcissable. D'après l'invention, le matériau carbone-carbone contient, en tant que charge de carbone, une poudre de graphite artificiel. Cette poudre de graphite artificiel est élaborée par un procédé connu des spécialistes travaillant dans ce domaine, à partir d'un coke non calciné, à taux de graphitisation de 30,8.
En outre, d'après l'invention, la composition pondérale du matériau carbone-carbone est la suivant
résine thermodurcissable 10 à 20 %,
poudre de graphite artificiel.... le solde, la poudre de graphite artificiel étant constitue par 1,0 à 5 % de particules d'une grosseur de 100 à 160 m, 10 à 30 % de particules d'une grosseur de 71 à 100 lOOvum, 40 à 60 % de particules d'une grosseur de 40 à 71 le solde étant des particules d'une grosseur inférieure à 40 jim.
résine thermodurcissable 10 à 20 %,
poudre de graphite artificiel.... le solde, la poudre de graphite artificiel étant constitue par 1,0 à 5 % de particules d'une grosseur de 100 à 160 m, 10 à 30 % de particules d'une grosseur de 71 à 100 lOOvum, 40 à 60 % de particules d'une grosseur de 40 à 71 le solde étant des particules d'une grosseur inférieure à 40 jim.
Afin d'accroître la moulabilité du matériau et d'abaisseur l'usure, lors de la fabrication des électrodesoutils de forme compliquée, outre les constituants indiqués, c'est-à-dire la poudre de graphite artificiel et la résine thermodurcissable, on ajoute au matériau carbone-carbone une poudre de cuivre, la composition pondérale étant dans ce cas
résine thermodurcissable 10 à 20 %,
poudre de cuivre 3 à 6 %,
poudre de graphite artificiel.... le solde.
résine thermodurcissable 10 à 20 %,
poudre de cuivre 3 à 6 %,
poudre de graphite artificiel.... le solde.
La granulométrie de la poudre de cuivre est de 20 à 100 um, elle est choisie selon la composition granulométri que de la charge de carbone, de façon que la matériau ait de hautes caractéristiques de résistance et que le cuivre soit distribué uniformément dans tout le volume du matériau.
La résine thermodurcissable entrant dans la composition du matériau carbone-carbone est une résine phénol-formaldéhyde ou une résine silicone.
Le procédé de fabrication d'électrodes-outils en matériau carbone-carbone, conforme à l'invention, comprend les opérations suivantes : compression du mélange préparé de charge de carbone en poudre et de résine dans us moule par un procédé connu pour obtenir des électrodes de forme voulue, puis traitement thermique des électrodes obterues dans un milieu protégeant leur surface contre l'oxydation suivi d'un refroidissement.
D'après l'invention, ledit mélange est comprimé so@@ me pression de 14,5 à 20,0 MPa et à une température de 200 @ 500 C. Le traitement thermique des électrodes mo@ @-@ s'effectue dans un milieu pretégeant leur surface contre l'oxydation, à une température de 1250 à 3000 C.
Le chauffage des électrodes à traiter pour la traitement thermique s1 effectue tant une vitesse de chauffage habituelle, de 5 à 10 C/min., qu'à une vitesse de 100 C/min., ce qui contribue à l'accroissement de la précision de fabrication des électrodes et à l'augmentation du rendement de leur fabrication.
En tant que milieu protégeant la surface des élec- trodes contre l'oxydation, on crée un vide de 1,333 Pa ou 1.10 2 mm Hg, ou bien on utilise l'argon, un bain de métal ou de sel à une température de 1250 à 3000 C, les électrodes se trouvant dans ce milieu durant le traitement thermique.
Plus bas, l'invention est illustrée par des exemples de réalisation concrets mais non limitatifs.
EXEMPLE 1
On a pris un graphite artificiel obtenu à partir d'un coke de pétrole non calciné, à taux de graphitisation de 0,9, on l'a broyé, puis, par classification granulométrique au tamis, on a préparé des mélanges de compositions granulo- métriques différentes (tableau 1). On a mélangé la charge de graphite de chaque composition granulométrique avec une résine phénol-formaldéhyde, prise à un taux pondéral de 20 ; 15 ; 25 et 8 X, et avec une résine silicone, prise à un taux pondéral de 7 ; 15 ; 25 %. Après malaxage soigné, on a cylindré les mélanges à chaud, à une température de 130C.
On a pris un graphite artificiel obtenu à partir d'un coke de pétrole non calciné, à taux de graphitisation de 0,9, on l'a broyé, puis, par classification granulométrique au tamis, on a préparé des mélanges de compositions granulo- métriques différentes (tableau 1). On a mélangé la charge de graphite de chaque composition granulométrique avec une résine phénol-formaldéhyde, prise à un taux pondéral de 20 ; 15 ; 25 et 8 X, et avec une résine silicone, prise à un taux pondéral de 7 ; 15 ; 25 %. Après malaxage soigné, on a cylindré les mélanges à chaud, à une température de 130C.
Après cylindrage, on a broyé les mélanges et on a moulé par compression, sous une pression de 16,0 MPa, des éprouvettes d'électrodes-outils d'un diamètre de 50 mm et d'une hauteur de 30 mm. On a fait monter la température de la valeur normale (20 C) à 275 C en 30 min. Le maintien en séjour à 275 C était de 10 min.
Les éprouvettes ont été soumises à un traitement thermique sous un vide de 1,333 Pa. La température a été portée de 20 à 1250 C en 110 min. Le maintien en séjour à 1250 C était de 10 min.
Les essais d'électroérosion des éprouvettes cuites ont été effectués sur une machine d'électroérosion équipée d'un générateur d'impulsions. Le liquide diélectrique utilisé était le kérosène.
Régime de l'essai
fréquence de récurrence des impulsions 8 kHz,
facteur de forme........................... 1,25,
courant de travail 32 A.
fréquence de récurrence des impulsions 8 kHz,
facteur de forme........................... 1,25,
courant de travail 32 A.
Les résultats des essais sont donnés dans le tableau 1.
Ce tableau fait apparaître que les meilleurs résultats ont été obtenus aux essais d'électroérosion des matériaux carbone-carbone n 2 et n 12, contenant 85 % d'une charge de graphite artificiel élaboré à partir d'un coke non calciné, à degré de graphitisation de 0,9, la composition granulomérique étant la suivante : 3 % pour la fraction de 100 à 160 pm, 50 % pour la fraction de 40 à 71 pm, 20 % pour la fraction de 71 à 100 um et 27 % pour la fraction inférieure à 40 m.
La densité de l'électrode-outil de cette composition est de 1,76 g/cm3.
EXEMPLE 2
On a pris un graphite artificiel obtenu à partir d'un coke de pétrole non calciné, à taux de graphitisation de 0,83, on l'a broyé, puis, par classification granulométrique au tamis, on a préparé un mélange de composition granulométrique suivante
27 % de particules d'une grosseur inférieure à 40 pm; 50 % de particules d'une grosseur de 40 à 71 m ; 20 % de particules d'une grosseur de 71 à 100 sm ; 3 % de particules d'une grosseur de 100 à 160 pm.
On a pris un graphite artificiel obtenu à partir d'un coke de pétrole non calciné, à taux de graphitisation de 0,83, on l'a broyé, puis, par classification granulométrique au tamis, on a préparé un mélange de composition granulométrique suivante
27 % de particules d'une grosseur inférieure à 40 pm; 50 % de particules d'une grosseur de 40 à 71 m ; 20 % de particules d'une grosseur de 71 à 100 sm ; 3 % de particules d'une grosseur de 100 à 160 pm.
On a mélangé le mélange indiqué avec une résine phénol-formaldéhyde prise à un taux de 15 %. La compression a été effectuée sous des pressions de 12,0 ; 14,5 ; 16,0 20,0 MPa et à des températures de 160 ; 275 ; 450 ; 500 C.
Les produit moulés par compression ont été soumis à un traitement thermique à une température de 1250 C, dans une atmosphère d'argon, sous un vide de 1,333 Pa et dans des bains de KC1, BaC1. Les éprouvettes étaient transférées d'une cuve à l'autre et refroidies dans une atmosphère protectrice.
Après traitement thermique, les éprouvettes ont été soumises à un contrôle métrologique et à des essais technologiques. Elles ont été essayées sur une machine d'électroéro- sion équipée d'un générateur d'impulsions. Le liquide diélectrique utilisé était le kérosène.
Régime de l'essai
fréquence de récurrence des impulsions.. 8 kHz,
facteur de forme........................ 1,25,
courant de travail 32 A.
fréquence de récurrence des impulsions.. 8 kHz,
facteur de forme........................ 1,25,
courant de travail 32 A.
Les résultats des essais sont donnés dans le tableau 2.
Le tableau 2 fait apparaître qu'une presssion dans l'intervalle de 14,5 à 20,0 MPa et une température dans l'intervalle de 250 à 500 C assurent les meilleurs indices d'usure et de rendement (vitesse d'enlèvement par ampère de courant de travail). Le traitement thermique dans des bains de sel donne un retrait (écarts par rapport aux cotes nominales) qui est de deux ordres de grandeur plus petit que celui des électrodes-outils dans les autres cas. Le retrait et l'usure plus faibles des électrodes-outils assurent Une plus grande précision de l'usinage par électoérosion.
TABLEAU 1
Maté- $Composition granulométrique, % Taux pondéral des cons- Propriétés d'électroriau- < 40 40 à 71 71 à 100 100 à 160 tituants, % érosion
Observations n m m m m charge résine résine rendement, usure de phénol sili- mm3/A. min % graphite formal- cone déhyde 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 27 50 20 3 80 20 9,0 2,1 2 27 50 20 3 85 15 9,1 1,5 3 27 50 20 3 90 10 8,6 3,7 fissures après 4 27 50 20 3 75 25 6,6 7,8 traitement 5 27 50 20 3 92 8 6,1 13,5 thermique 6 48 40 10 0,5 85 15 8,0 3,6 7 5 60 30 5 85 15 8,4 3,1 8 35 20 40 5 85 15 7,2 4,6 9 20 30 40 10 85 15 6,9 4,1 10 5 80 10 5 85 15 5,9 9,7 basse densité 11 27 50 20 3 93 7 4,0 15 12 27 50 20 3 85 15 9,2 1,5 fissures après 13 27 50 20 3 75 25 4,1 12 traitement thermique TABLEAU 2
N Régime de compression Paramètres de la cuisson Caractéristiques des électrodes obtenues d'ordre
Pression Température Milieu (pro- Tem@érature Retrait après Rendement, Usure
MPa C tecteur) C cuisson, % mm3/A. min. % 1 2 3 4 5 6 7 8 1 12 160 azote 1250 3,0 6,1 25 2 12 450 argon 850 3,0 5,9 20 3 14,5 200 vide 1250 2,0 8,6 6 4 16 275 vide 1250 2,0 9,1 1,5 5 16 450 sel KCl 1250 0,03 9,1 3,0 6 20 275 sel BaCl 1250 0,1 8,9 3,0 7 14,5 275 argon 1250 3,0 8,8 3,0 8 14,5 500 argon 1250 3,0 8,6 3,0
Maté- $Composition granulométrique, % Taux pondéral des cons- Propriétés d'électroriau- < 40 40 à 71 71 à 100 100 à 160 tituants, % érosion
Observations n m m m m charge résine résine rendement, usure de phénol sili- mm3/A. min % graphite formal- cone déhyde 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 1 27 50 20 3 80 20 9,0 2,1 2 27 50 20 3 85 15 9,1 1,5 3 27 50 20 3 90 10 8,6 3,7 fissures après 4 27 50 20 3 75 25 6,6 7,8 traitement 5 27 50 20 3 92 8 6,1 13,5 thermique 6 48 40 10 0,5 85 15 8,0 3,6 7 5 60 30 5 85 15 8,4 3,1 8 35 20 40 5 85 15 7,2 4,6 9 20 30 40 10 85 15 6,9 4,1 10 5 80 10 5 85 15 5,9 9,7 basse densité 11 27 50 20 3 93 7 4,0 15 12 27 50 20 3 85 15 9,2 1,5 fissures après 13 27 50 20 3 75 25 4,1 12 traitement thermique TABLEAU 2
N Régime de compression Paramètres de la cuisson Caractéristiques des électrodes obtenues d'ordre
Pression Température Milieu (pro- Tem@érature Retrait après Rendement, Usure
MPa C tecteur) C cuisson, % mm3/A. min. % 1 2 3 4 5 6 7 8 1 12 160 azote 1250 3,0 6,1 25 2 12 450 argon 850 3,0 5,9 20 3 14,5 200 vide 1250 2,0 8,6 6 4 16 275 vide 1250 2,0 9,1 1,5 5 16 450 sel KCl 1250 0,03 9,1 3,0 6 20 275 sel BaCl 1250 0,1 8,9 3,0 7 14,5 275 argon 1250 3,0 8,8 3,0 8 14,5 500 argon 1250 3,0 8,6 3,0
Claims (10)
1. Matériau carbone-carbone pour la fabrication des électrodes-outils employées dans l'usinage par électroérosion, se présentant sous la forme d'un mélange constitué par une charge de carbone en poudre et une résine thermodurcissable, caractérisé en ce que la charge de carbone est une poudre de graphite artificiel connue en soi, obtenue par graphitisation d'un coke non calciné, la composition pondérale dudit matériau étant la suivante
résine thermodurcissable............. 10 à 20 %,
poudre de graphite artificiel le solde, ladite poudre de graphite artificiel se composant de 1,0 à 5 % de particules d'une grosseur de 100 à 160 pm, de 10 à 30 % de particules d'une grosseur de 71 à 10O > im, de 40 à 60 % de particules d'une grosseur de 110 à 71 am, le solde étant des particules de grosseur -inférieure à 40 Xm.
2. Matériau selon la revéndication 1, caractérisé en ce que le graphite artificiel a un taux de graphitisation d'au moins 0,80.
3. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que, outre les constituants indiqués, il contient une poudre de cuivre, la composition pondérale dudit matériau était la suivante
résine thermodurcissable 10 à 20 %,
poudre de cuivre 3 à 6 %,
poudre de graphite artificiel... le solde.
11. Matériau selon la revendication 3, caractérisé en ce que les dimensions- granulométriques des particules de
poudre de cuivre sont de 20 à 100 um.
5. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que la résine thermodurcissable utilisée est une résine phénol-formaldéhyde.
6. Matériau selon la revendication 1, caractérisé, en ce que la résine thermodurcissable utilisée est une résine silicone.
7. Procédé de fabrication d'électrodes-outils avec le matériau carbone-carbone faisant l'objet de la revendica tion 1, dans lequel un mélange de charge de carbone et de résine thermodurcissable est moulé par compression pour former les électrodes-outils, puis les électrodes-outils sont soumises à un traitement thermique dans un milieu protégeant leur surface contre l'oxydation, suivi d'un refroidissement, caractérisé en ce que la compression du mélange s'effectue sous une pression de 14,5 à 20,0 MPa et à une température de 200 à 500 C, puis le traitement thermique des électrodes-outils s'effectue dans un milieu protégeant leur surface contre l'oxydation,à une température de 1250 à 3000 C.
8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le chauffage des électrodes au cours de leur traitement thermique s'effectue à une vitesse de 100 C/min.
9. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le milieu protégeant la surface des électrodes contre l'oxydation est un vide de 1,333 Pa.
10. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le milieu protégeant la surface des électrodes contre l'oxydation est un bain de métal ou de sel.
11. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que le milieu protégeant la surface des électrodes contre l'oxydation est une atmosphère d'argon.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU823434552A SU1284754A1 (ru) | 1982-05-24 | 1982-05-24 | Материал электрода-инструмента дл электроэрозионной обработки |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2527119A1 true FR2527119A1 (fr) | 1983-11-25 |
Family
ID=21010594
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8303017A Pending FR2527119A1 (fr) | 1982-05-24 | 1983-02-24 | Materiau carbone-carbone pour la fabrication des electrodes-outils employees dans l'usinage par electroerosion, et procede de fabrication dudit materiau |
Country Status (4)
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|---|---|
| DD (1) | DD230816A1 (fr) |
| DE (1) | DE3303134A1 (fr) |
| FR (1) | FR2527119A1 (fr) |
| SU (1) | SU1284754A1 (fr) |
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| DE2332624A1 (de) * | 1972-06-29 | 1974-01-17 | Carborundum Co | Geformte und gebrannte kohleelektrode sowie verfahren zu ihrer herstellung |
| US3907950A (en) * | 1966-07-19 | 1975-09-23 | Mini Of Technology In Her Maje | Carbon articles |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE1126623B (de) * | 1959-01-09 | 1962-03-29 | Jurid Werke Gmbh | Verfahren fuer die Aufbereitung graphithaltiger Pulvermischungen zur Herstellung von gesinterten Reibwerkstoffen |
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1982
- 1982-05-24 SU SU823434552A patent/SU1284754A1/ru active
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1983
- 1983-01-31 DE DE19833303134 patent/DE3303134A1/de not_active Withdrawn
- 1983-02-02 DD DD24764783A patent/DD230816A1/de unknown
- 1983-02-24 FR FR8303017A patent/FR2527119A1/fr active Pending
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3303134A1 (de) | 1983-11-24 |
| DD230816A1 (de) | 1985-12-11 |
| SU1284754A1 (ru) | 1987-01-23 |
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