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电火花放电EDM电极的选择

发布时间:2018-11-06来源:点击:500

选择适合的电极材料是电火花加工设计方法的重要决策,我们从电极材料的特性以及性能特征出发,分析电火花放电选择的一般原则。

电极材料特性对电火花加工的影响

1. 导电率。因为电流是“切割工具”,高的导电率(反之低电阻率)提高切割效率。

2. 熔点。EDM是一种热加工过程,可以合理假设电极材料的熔点越高,电极与工件之间的磨损越小。

3. 化学性能。如在线切割中,电极材料的化学性能对加工效率(以速度及磨损来衡量)有非常大的影响。

4. 结构完整性。虽然EDM经常被看着是“零力”加工过程,但是从微观来看每个单独的火花都是非常暴力的过程,对电极材料产生相当大的压力。电极材料表面承受成千上万这种攻击,是确定电极材料关于磨损、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) 抗拉强度。

2) 横向抗裂强度(如果适用)

3) 粒度(如果适用)

4) 硬度

这些机械性能同时影响电极的生产及电极在电火花加工过程中的性能。

6. 可加工性。有效的电极材料部分取决于制造有用电极的难度,因素如下:

1)机械加工性

2)稳定性

3)毛刺形成及去除

7. 成本

电极磨损的定义及测量

经过前面对电极材料的分析及比较,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。

端部磨损

端部磨损是指从电极低端到燃烧腔深度之间电极材料损失的百分比。

角磨损

角磨损是从外部90°到相对应内部90°电极材料损失(从燃烧方向测量,一般为Z)长度的百分比(如图3)。应该注意的是角磨损一般比端部磨损更具意义,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损有显著的影响,因为角磨损是角部从表面到体积比率的函数(图3)。

低磨耗灼烧

电极磨损不仅仅是电极属性的作用,也是电源设置的作用。低损耗过程的物理性能超出了这篇文章的范围,但是可以简化成特定的电极-工件、两级、峰值电流、定时电流的结合,在火花持续期间从电极表面上脱落的材料重新被镀回电极表面。应注意的是重新被镀会的材料是电极、工件及电介质的结合体,在性能上同电极本身有很大的区别。低磨损灼烧通常结合电极正极同时持续一段时间。在理想情况下,电极实际上会增长而不是磨损。不用说,这不是一个令人满意的结果,因为电极体积的控制不在考虑的范围内。

金属电极

在电火花的早期,金属电极是***的电极。现在,金属电极仅仅只占电火花应用(加工小孔除外)的10%。金属电极材料***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。金属电极***主要的缺点是制造困难及切割速度慢。下面是常用金属电极材料的更多信息。

黄铜

黄铜是***早的EDM电极材料之一,很廉价也容易制造。现在,黄铜因为损耗率太高,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,黄铜还是会用到,因为它的硬度比铜要高,比铜更容易加工。黄铜是高速小孔加工机***常用的电极材料之一。

钨铜

钨铜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。钨铜具有***的耐磨性,拥有非常好的尖角,也很容易加工,也没有铜存在的毛刺问题。钨铜是电火花加工硬质金属的***材料。钨铜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,这就是钨铜用粉末冶金技术生产的原因。铜粉和钨粉先压制成毛胚,然后烧结。烧结中材料会收缩25%,在此期间必须注意避免孔洞的产生,孔洞是钨铜电极常见的缺陷。***高等级的钨铜是通过压制-烧结-溶渗工艺制造出来的,基本上没有孔洞产生。我公司销售的钨铜通常含量为70%, 75%, 80% 重量百分比。钨含量的增加会改善角磨损,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损,但是成本会低。值得注意的是钨铜的切割速度是铜的一半。

银钨

银钨结合了钨的耐磨性及银的高导电性,是在EDM应用中低磨损与良好表面光洁度的***结合。银钨的制造方法同钨铜一样。

碳化钨

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


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