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電火花放電EDM電極的選擇

發布時間:2018-11-06來源:點擊:309

選擇適合的電極材料是電火花加工設計方法的重要決策,我們從電極材料的特性以及性能特征出發,分析電火花放電選擇的一般原則。

電極材料特性對電火花加工的影響

1. 導電率。因爲電流是“切割工具”,高的導電率(反之低電阻率)提高切割效率。

2. 熔點。EDM是一種熱加工過程,可以合理假設電極材料的熔點越高,電極與工件之間的磨損越小。

3. 化學性能。如在線切割中,電極材料的化學性能對加工效率(以速度及磨損來衡量)有非常大的影響。

4. 結構完整性。雖然EDM經常被看著是“零力”加工過程,但是從微觀來看每個單獨的火花都是非常暴力的過程,對電極材料産生相當大的壓力。電極材料表面承受成千上万这种攻击,是确定電極材料关于磨损、表面光洁度、抗差的冲洗能力性能的重要因素。

5. 机械性能。机械性能经常通过以下几点来衡量:

1) 抗拉強度。

2) 橫向抗裂強度(如果適用)

3) 粒度(如果適用)

4) 硬度

這些機械性能同時影響電極的生産及電極在電火花加工過程中的性能。

6. 可加工性。有效的電極材料部分取决于制造有用电极的难度,因素如下:

1)機械加工性

2)穩定性

3)毛刺形成及去除

7. 成本

電極磨損的定義及測量

经过前面对電極材料的分析及比较,现在来讨论及定义这个在电火花加工的关键因素。以下两个测量值对充分定义电极磨损必不可少。

端部磨損

端部磨損是指从电极低端到燃烧腔深度之间電極材料损失的百分比。

角磨損

角磨損是从外部90°到相对应内部90°電極材料损失(从燃烧方向测量,一般为Z)长度的百分比(如图3)。应该注意的是角磨損一般比端部磨損更具意义,因为角部会同时受到大量的来自各个方向的火花攻击,还应该注意电极外部锐角的坡口角度对角磨損有显著的影响,因为角磨損是角部从表面到体积比率的函数(图3)。

低磨耗灼燒

電極磨損不僅僅是電極屬性的作用,也是電源設置的作用。低損耗過程的物理性能超出了這篇文章的範圍,但是可以簡化成特定的電極-工件、兩級、峰值電流、定時電流的結合,在火花持續期間從電極表面上脫落的材料重新被鍍回電極表面。應注意的是重新被鍍會的材料是電極、工件及電介質的結合體,在性能上同電極本身有很大的區別。低磨損灼燒通常結合電極正極同時持續一段時間。在理想情況下,電極實際上會增長而不是磨損。不用說,這不是一個令人滿意的結果,因爲電極體積的控制不在考慮的範圍內。

金屬電極

在电火花的早期,金屬電極是唯一的电极。现在,金屬電極仅仅只占电火花应用(加工小孔除外)的10%。金属電極材料最主要的优点是它们的导电率及机械完整性。机械完整性特别是对于锐角及差的冲洗条件(直流电弧)很重要。金屬電極最主要的缺点是制造困难及切割速度慢。下面是常用金属電極材料的更多信息。

黃銅

黃銅是最早的EDM電極材料之一,很廉价也容易制造。现在,黃銅因为损耗率太高,所以很少用在现代化的EDM中。在特定的应用或者是在对耗损不做首要考虑因素的用RC电源的老机器中,黃銅还是会用到,因为它的硬度比铜要高,比铜更容易加工。黃銅是高速小孔加工机最常用的電極材料之一。

鎢銅

鎢銅是粉末金属制品结合了铜和钨在EDM中的优良特性,结合了铜的高导电及钨的高熔点,同时具有良好的耐磨性。鎢銅具有無與倫比的耐磨性,擁有非常好的尖角,也很容易加工,也沒有銅存在的毛刺問題。鎢銅是电火花加工硬质金属的首选材料。鎢銅不能用传统的合金制造技术制造,因为钨开始融化时铜就已经蒸发了,这就是鎢銅用粉末冶金技術生産的原因。銅粉和鎢粉先壓制成毛胚,然後燒結。燒結中材料會收縮25%,在此期間必須注意避免孔洞的産生,孔洞是鎢銅电极常见的缺陷。最高等级的鎢銅是通过压制-烧结-溶渗工艺制造出来的,基本上没有孔洞产生。我公司销售的鎢銅通常含量为70%, 75%, 80% 重量百分比。钨含量的增加会改善角磨損,但是会降低切割稳定性,而且成本会高。钨含量的减少会增加角磨損,但是成本会低。值得注意的是鎢銅的切割速度是铜的一半。

銀鎢

銀鎢結合了鎢的耐磨性及銀的高導電性,是在EDM應用中低磨損與良好表面光潔度的完美結合。銀鎢的制造方法同鎢銅一样。

碳化鎢

碳化鎢的高硬度和低磨损使其成为电火花小孔加工电极的首选材料。因为碳化鎢易碎,最好利用可倾斜和中心调整的旋转轴或导套,因为碳化鎢在主轴中不能弯曲。


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