Pó de grafite reciclado cria eletrodos de ferramentas sustentáveis

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Pesquisadores do IWF da TU Berlin e especialistas da Gezea GmbH podem reciclar pó de grafite prejudicial ao meio ambiente. Os eletrodos podem ser finalizados em questão de dias! É assim que eles fazem isso.

EDM é um importante processo de erosão térmica que é usado principalmente no campo da fabricação de ferramentas e moldes para a fabricação de produtos com especificações exigentes. Uma variante do processo de usinagem por descarga elétrica é a EDM por penetração, na qual a geometria de um eletrodo de ferramenta é transferida equidistantemente para uma peça de trabalho. O grafite é um material frequentemente usado para eletrodos de ferramentas devido à sua alta temperatura de sublimação de cerca de ϑS = 3.700 °C e à resistência ao desgaste associada. No entanto, o pó de grafite é produzido durante o processamento mecânico desses eletrodos. Em geral, o grafite não é perigoso para o meio ambiente porque é composto de carbono. No entanto, pode levar a complicações técnicas e de saúde na forma de poeira. Por exemplo, a poeira pode entrar no trato respiratório e nos olhos, causando irritação severa. Partículas particularmente finas também podem causar danos pulmonares consideráveis ​​[GIS22].

Além disso, há poucos ou nenhum uso para este produto residual. Por último, mas não menos importante, o descarte desses resíduos de grafite envolve muito esforço e é muito caro. Consequentemente, o reprocessamento do pó de grafite do produto residual em novos eletrodos de ferramentas para usinagem de descarga elétrica é uma abordagem particularmente sustentável e economicamente lucrativa.

Durante o processo de eletroerosão, partículas erodidas eletricamente condutoras se acumulam nas folgas de trabalho, o que pode levar a curtos-circuitos e descargas de arco. Esses efeitos têm uma influência negativa nas variáveis ​​de destino do processo, como a taxa de remoção V̇W e a taxa de desgaste V̇E. Para neutralizar isso, métodos de descarga ativos e passivos são integrados ao processo com o objetivo de remover as partículas.

No caso de uma profundidade de inserção baixa et, a lavagem externa é particularmente adequada para esta finalidade. A descarga por pressão ou sucção é muito eficaz para maiores profundidades de pia. A lavagem por pressão ou sucção pode ser realizada através de canais de lavagem integrados ao eletrodo da ferramenta.

A Gezea GmbH, fornecedora de serviços para fabricação de ferramentas e moldes, e o Instituto de Máquinas-Ferramenta e Gerenciamento de Fábrica (IWF) da Universidade Técnica de Berlim estão agora trabalhando juntos no desenvolvimento de um eletrodo híbrido de grafite-cobre baseado em pó de grafite. Ele deve ser usado como um novo tipo de eletrodo de ferramenta para rebaixamento erosivo por faísca. Os objetivos deste projeto são proteger as pessoas e o meio ambiente. A preparação ecológica do pó de grafite também melhora os resultados do processo em erosão por centelha por meio de canais internos inseridos e o uso de materiais alternativos. Como parte do programa de financiamento "Programa Central de Inovação para PMEs" (ZIM) da BMWi, este projeto de cooperação é apoiado financeiramente e supervisionado pela AIF Projekt GmbH.

Normalmente, o processo de fabricação de eletrodos de ferramentas de grafite leva mais de quatro meses [MER22]. Com a utilização do pó de grafite, esse processo pode ser reduzido para menos de cinco dias no projeto proposto. Isso resultaria em um tempo de execução pelo menos 96% mais curto. A diferença concreta para o estado da arte reside no fato de que inúmeras etapas, como a britagem do material de base, a demorada impregnação com piche e a grafitização para a transformação da estrutura amorfa para a cristalina do grafite não são mais necessário, pois o pó de grafite a ser utilizado já está no estado cristalino. A tecnologia de reprocessamento a ser desenvolvida a partir de pó de grafite para eletrodos de ferramentas consiste apenas nas etapas do processo de peneirar, moer e misturar com pó de metal. Segue-se a prensagem, sinterização e pós-processamento por fresagem (Fig. 2).

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