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有了多方面的提升。接下來小編就來帶您詳細了解一下石墨電極在模具加工中的應用吧!
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1083 ℃,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明顯。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用于去除金屬材料,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.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。
3 表面質量
石墨材料的顆粒直徑直接影響電火花加工的表面粗糙度,直徑越小可獲得更低的表面粗糙度值。幾年前使用顆粒直徑φ5 μm的石墨材料,電火花加工的表面只能達到VDI18(Ra0.8 μm),現今石墨材料的顆粒直徑已能達到φ3 μm以內,電火花加工的表面可穩定達到VDI12(Ra0.4 μm)或者更精細的等級,但石墨電極無法進行鏡面電火花加工。銅材料的電阻率較低,組織結構致密,電火花精加工易獲得穩定的加工狀態,在較困難的條件下也能穩定加工,表面粗糙度可小于Ra0.1 μm,能進行鏡面電火花加工。
4 加工精度
石墨材料的熱膨脹系數小,銅材料的熱膨脹系數是石墨材料的4倍,因此在放電加工中石墨電極相比銅電極不易發生變形,可獲得更穩定可靠的加工精度。尤其是在加工深窄筋位部分時,局部高溫容易使銅電極發生彎曲變形,而石墨電極不會這樣;對于深徑比大的銅電極,在加工設定時還需要補償一定的熱膨脹值來修正尺寸,而石墨電極不需要。
5.電極重量
石墨材料較銅的密度要小,相同體積的石墨電極重量只為銅電極的1/5??梢婓w積較大的電極使用石墨材料非常合適,極大地減輕了電火花加工機床主軸的載荷,電極不會因為重量大而導致裝夾不便、加工中產生偏擺位移等問題,可見在大型模具加工中使用石墨電極很有意義。
6 電極制作難度
石墨材料的機械加工性能好,切削阻力只為銅的1/4,在正確的加工條件下,銑削加工石墨電極的效率是銅電極的2~3倍。石墨電極容易清角,可以將平時要由多個電極完成的工件設計成一個整體電極來加工。石墨材料獨特的顆粒組織結構,使得電極銑削成型后不會產生毛刺,對于復雜造型不便于去除毛刺的情況直接滿足使用要求,省去了人工對電極進行拋光的工序,避免了拋光導致的形狀改變、尺寸誤差等。
7 電極安裝與使用
石墨材料的可粘結性好,可以使用導電膠將石墨與夾具粘結的方法銑削電極、放電加工,可省去在電極材料上加工螺絲孔的工序,節省了工作時間。石墨材料比較脆,特別是細小窄長電極,在使用中受到外力作用時容易折斷,但可以馬上知曉電極發生了損傷。如果是銅電極則只會彎曲不會折斷,這種狀況在使用過程中非常危險且難以發現,很容易導致工件報廢。
8 價格
銅材料是不可再生資源,價格趨勢會越來越貴,而石墨材料的價格趨于穩定。近幾年銅材料價格不斷上漲,而各大石墨制造商不斷改進制作石墨的工藝使其更具性價比優勢,如今,相同體積下,通用性石墨電極材料的價格與銅電極材料的價格相當,但石墨所能實現的高效率加工,比使用銅電極要節省的大量工時,相當于直接地降低了生產成本。
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