引 言
在20 世紀,銅作為電極材料在電火花加工中被廣泛使用。那時只有在制作大型電極且模具加工要求不高或粗加工時,石墨材料才會成為備選。一些早期接觸過石墨電極的技術人員曾有普遍印象: 石墨材料臟、易掉渣、表面效果不好、加工效率不高等等。隨著高新技術的發展,石墨材料的制造工藝不斷完善,能滿足不同電火花加工需求的石墨材料層出不窮,市場上石墨高速銑削機床應運而生,數控電火花加工機床的石墨放電性能也全面提升。當今,在制造技術領先的歐洲,模具企業超過90% 的電極材料采用石墨。航空航天、汽車、家電、電子等模具已大范圍采用石墨作為電極材料,這種顯著變化歸功于石墨電極具有高效率、高品質加工等諸多優勢。但在國內,當前大多數模具企業還是選用銅作為主要的電極材料。根據石墨材料的特性,以下全面分析其電火花加工的優勢與不足,介紹如何正確選擇石墨材料、電極制作與放電加工的要點, 并提供實際應用案例。
2 石墨材料的電火花加工特性
2.1 放電加工速度
石墨是一種非金屬材料,熔點極高,達3 650 ℃,
而銅的熔點是1 083 ℃,因此石墨電極能承受更大的電流設定條件。當放電面積與電極尺寸縮放量越大時,石墨材料高效率粗加工的優越性越顯著。石墨的導熱系數是銅的1/3,其放電過程中產生的熱能可更有效地去除金屬材料,因此在中、精加工中,其加工效率也比銅電極要高。根據加工經驗,在正確的使用條件下,石墨電極的放電加工速度要比銅電極整體快1.5~2 倍。
2.2 電極損耗
石墨電極具有能承受大電流條件的特性,另外,在合適的粗加工設定條件下,含碳元素的鋼工件在加工時產生的蝕除物和工作液在高溫下產生的分解物中的碳顆粒,在極性效應的作用下,部分蝕除物、碳顆粒會粘附在電極表面形成一層保護層,保證了石墨電極在粗加工中的損耗極小,甚至是“零損耗”。電火花加工中主要的電極損耗量來自于粗加工,精加工設定條件雖然損耗率較高,但因零件預留加工余量不多即加工蝕除量較少,其總體損耗量也較少??傮w而言,石墨電極在大電流的粗加工中損耗會少于銅電極,在精加工中損耗可能會稍大于銅電極,二者的電極損耗情況相當。
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新型石墨電極材料值得大力推廣,其優越性將逐漸被國內模具制造行業認識和接受。正確選用石墨電極材料,并配合改進相關工藝環節,將為模具制造企業帶來高效率、高品質、低成本的生產。
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