随着加工技术的发展,硬质合金已被日益广泛地用于工模具制造业中。但是,由于硬质合金的材料性能与淬火钢有较大差异,在电火花加工时,呈现出一定的加工特性,在加工效率、电极损耗和表面微观裂纹方面所出现的问题较淬火钢更为突出。
目前,国内硬质合金电火花成型加工常用的工具电极材料是铜、铸铁和钨铜合金,这三种电极材料的材料性能各有特点,可用于不同的场合。铜 用作电极材料较多,且拉延性能好可用冷挤压方法制造形状较复杂的工具电极;钨铜合金是一致公认的耐热性好的工具电极材料,但制造成本高,价格昂贵;铸铁在早期的闸流管脉冲电源时期就大量用作电极材料用于硬质合金电火花加工,目前一些模具制造者在晶体管脉冲电源电火花机床上仍继续使用。上述三种电极材料在硬质合金电火花加工时,电极损耗特性是不尽相同的。找出硬质合金电火花加工规律,能为研制加工硬质合金专用脉冲电源,提供一些数据,并对制订电火花加工工艺,提高模具加工精度有一定的实用意义。
通过实验,结果表明:
1、铜、钨铜和铸铁三种电极材料在相同的条件下,钨铜合金损耗最小,铜次之,铸铁最大。
2、铜作为电极加工时,脉冲宽度和加工电流的改变对其损耗影响较大,随着数值的增大( 尤其是加工电流) ,电极损耗也增大,而极性选择对电极损耗的影响不明显。
3、钨铜合金作为电极加工时,加工电流和极性选择对其损耗有影响,而脉冲宽度的影响不大,随着加工电流的增大,电极的损耗却减小;电极正极时,损耗大于负极性。
4、铸铁作为电极加工时,脉冲宽度和加工电流的改变对其损耗的影响不大,但极性选择对损耗影响较大,电极正极时,损耗小,反之负极性,损耗大。
5、用铜作电极加工时,在谋证加工稳定的条件下,改变脉冲间隔,对电极损耗的影响不大。
三种电极材料铜、钨铜合金和铸铁中,铜的特点在于它具有优良的导热性能,钨铜合金( 20 % 的铜与8 0% 的W 的机械混合物) 既有铜的优良导热性能,又有钨高熔点,高密度特点,铸铁导热率,密度均较低。因此,耐蚀性能钨铜合金最好,铜次之,铸铁最差,这样在加工硬质合金时,电极的相对损耗是不尽相同的。
从材料热物理性质来区分,钨铜合金由于钨的含量较大而具有热阴极材料特点,铜属于冷阴极材料,铁则介于两者之间。作为热阴极材料,钨铜合金具有随着温度的升高,热电子容易放出的性质。当它作阴极进行放电加工时,随着电流的流过,温度上升,放出的热电子就增多,因而极间放电柱的电流密度就高,因此相对的电极(即工件) 被熔融除去的部分也就多,有助于工件的去除。这样钨铜合金作阴极时,随着功率管数的增多,峰值电流的增大,电极相对损耗比反而减小。
通过铜,钨铜合金和铸铁三种电极材料作硬质合金电火花加工的实验研究,可以得出以下结论
1、极性对电极损耗影响较大,不同的电极材料应选择不同的加工极性,钨铜合金宜作负极。
2、在较小脉冲宽度下,由于不易促使保护膜的生成,难以实现电极低损耗。
3、加工电流对电极损耗影响较大,不同的电极材料随加工电流的改变,其变化趋势不
同;钨铜合金随加工电流的增大,电极损耗下降,而铜的电极损耗增大。
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