Banner

行业知识

首页>专业交流>内容

为什么要用石墨火花机

2020-09-24

  今天,在制造技术领先的欧洲,90%以上的模具企业的电极材料采用石墨。但是在中国,目前大部分模具企业都以铜为主要电极材料。根据石墨材料的特点,综合分析石墨火花机的优点和缺点。

  1.石墨材料火花放电速度快,效率高。

  (1)石墨材料电火花放电速度

  石墨是非金属材料,熔点很高,能承受更大的电流设定条件。放电面积和电极大小的比例越大,石墨材料高效粗加工的优越性就越突出。石墨的导热系数是铜的三分之一,放电过程中产生的热量对去除金属材料更有效,因此在中间整理时处理效率比铜电极高。加工经验表明,在正确的使用条件下,石墨电极的放电处理速度比整个铜电极快1.5~2倍。

  (2)电极损耗

  石墨电极具有经受高电流条件的特性,在适当的粗加工设定条件下,含碳的钢工件在加工时产生的腐蚀物和工作液是高温下产生的分解物的碳粒子。在极性效应的作用下,一些腐蚀物、碳粒子附着在电极表面,形成保护层,使石墨电极在粗加工中几乎不会丢失。甚至是“0”。电火花加工的主要电极损耗来自粗加工。精加工设定条件虽然减幅高,但零件预约处理余量不多,加工腐蚀量少,整体损失量也少。总的来说,石墨电极在高电流粗加工中的损耗比铜电极少,在精加工中的损耗可能比铜电极稍大,两个电极的损耗相似。

  (3)表面质量

  石墨材料的粒子直径直接影响石墨火花机加工的表面粗糙度,直径越小,表面粗糙度值越低。几年前使用粒子直径为5  m的石墨材料时,火花加工的最佳表面只有VDI18(Ra0.8 m),目前石墨材料的粒子直径已经可以达到3  m以内,火花加工的最佳表面可以稳定地达到VDI12(Ra0.4 m)或更细的等级。

  铜材料电阻率低,组织结构紧密,火花整理容易获得稳定的加工状态,在困难条件下也能稳定加工,表面粗糙度可小于Ra0.1 m,可进行反射火花加工。如果放电加工追求非常精细的表面,可以看出铜材料作为电极更合适。这是铜电极比石墨电极的主要优点。但是铜电极在高电流设定条件下,电极表面容易粗糙或出现裂纹。石墨材料没有这种问题。表面粗糙度要求为VDI26(Ra2.0 m),且石墨和铜组织结构不同,因此石墨电极表面放电的腐蚀点比铜电极有规律,因此,加工VDI20以上的表面粗糙度时,用石墨电极加工的工件的表面颗粒度更明显。这种花纹面效果优于铜电极的放电表面效果。(4)加工精度

  石墨材料的热膨胀系数较小,铜材料的热膨胀系数是石墨材料的4倍,因此放电加工中铜电极比石墨电极不容易变形,从而获得更稳定可靠的加工精度。特别是加工深窄筋部位时,局部高温与石墨电极不同,容易弯曲铜电极。对于心境较大的铜电极,加工设置时需要补偿特定热膨胀值来修改尺寸,但不需要石墨电极。

  (5)电极重量

  石墨材料比铜密度低,相同体积的石墨电极重量仅为铜电极的五分之一。能看到的体积大的电极使用石墨材料非常合适。大大减轻火花加工机械主轴的负载,电极重量大,不会造成夹紧不便或加工中的偏转位移等问题。可见在大型模具加工中使用石墨电极是有意义的。

  (6)电极制作的困难

  石墨材料的加工性能优异,切削阻力仅为铜的1/4,在正确的加工条件下铣削石墨电极是铜电极的2~3倍。石墨电极容易清除角度,平时需要用多个电极完成的工件可以设计成一个完整的电极来加工。石墨材料独特的粒子组织结构,电极铣削成型后不会发生毛刺,对复杂造型的毛刺去除不容易,可以直接满足使用要求,消除手动研磨电极的工艺,避免抛光引起的形状变化、尺寸误差等。石墨是灰尘沉积物,所以铣削石墨时会产生很多灰尘,所以铣床必须有密封和真空装置。如果需要用电火花线切割加工石墨电极,其加工性能不如铜材料,切割速度比铜慢约40%。

  (7)电极的安装和使用

  石墨材料的粘合性好,可以使用挑战粘合剂将石墨用夹具粘合在一起的方法铣削电极和放电加工,省去在电极材料上加工螺纹孔的工艺,节省工作时间。石墨材料比较脆,特别是小而窄的电极在使用中受到外力作用时容易断裂,但可以立即看出电极受损。如果是铜电极,它只会弯曲,不会断裂。这种情况在使用过程中非常危险,难以发现,工件容易报废。

  (8)价格

  铜材料是不可再生资源,价格趋势越来越贵,石墨材料价格趋于稳定。近年来,铜材料价格不断上涨,主要石墨制造商不断改善制造石墨的工艺,性价比更高。

  在目前世界著名的石墨供应商中,不同供应商可以选择不同等级的石墨。通常根据石墨材料的平均粒子直径分类。粒子直径 4  m被定义为微石墨,粒子被定义为5 ~  10 m到中间石墨,粒子被定义为10 m以上的粗石墨。粒子直径越小,材料的价格越贵,根据火花加工要求和成本,可以选择合适的石墨材料。综上所述,石墨电极的8种电火花加工特性中,其优点是显而易见的。

  铣削电极和放电加工的效率都比铜电极好得多,生产效率高。

  大电极非常合适。

  尺寸稳定性良好,板材电极不易变形。

  石墨火花机械材料的缺点:

  铣削电极需要特殊的石墨加工机,不适合VDI12(Ra0.4 m以下的精密表面放电加工。

  石墨电极材料的优越性将逐渐被国内模具制造业认识和接受。正确选择石墨电极材料,改善相关工艺流程,将为模具制造企业带来高效率、低成本的效率。



高精度数控火花机成形加工应注意的问题

电火花加工工艺介绍