電火花放電EDM電極的選擇

選擇適合的電極材料是電火花加工設(shè)計(jì)方法的重要決策，我們從電極材料的特性以及性能特征出發(fā)，分析了電火花放電選擇的一般原則。

電極材料特性對(duì)電火花加工的影響

1. 導(dǎo)電率。因?yàn)殡娏魇恰扒懈罟ぞ摺保叩膶?dǎo)電率（反之低電阻率）提高切割效率。

2. 熔點(diǎn)。EDM是一種熱加工過(guò)程，可以合理假設(shè)電極材料的熔點(diǎn)越高，電極與工件之間的磨損越小。

3. 化學(xué)性能。如在線切割中，電極材料的化學(xué)性能對(duì)加工效率（以速度及磨損來(lái)衡量）有非常大的影響。

4. 結(jié)構(gòu)完整性。雖然EDM經(jīng)常被看著是“零力”加工過(guò)程，但是從微觀來(lái)看每個(gè)單獨(dú)的火花都是非常暴力的過(guò)程，對(duì)電極材料產(chǎn)生相當(dāng)大的壓力。電極材料表面承受成千上萬(wàn)這種攻擊，是確定電極材料關(guān)于磨損、表面光潔度、抗差的沖洗能力性能的重要因素。

5. 機(jī)械性能。機(jī)械性能經(jīng)常通過(guò)以下幾點(diǎn)來(lái)衡量：

1） 抗拉強(qiáng)度。

2） 橫向抗裂強(qiáng)度（如果適用）

3） 粒度（如果適用）

4） 硬度

這些機(jī)械性能同時(shí)影響電極的生產(chǎn)及電極在電火花加工過(guò)程中的性能。

6. 可加工性。有效的電極材料部分取決于制造有用電極的難度，因素如下：

1）機(jī)械加工性

2）穩(wěn)定性

3）毛刺形成及去除

7. 成本

電極磨損的定義及測(cè)量

經(jīng)過(guò)前面對(duì)電極材料的分析及比較，現(xiàn)在來(lái)討論及定義這個(gè)在電火花加工的關(guān)鍵因素。以下兩個(gè)測(cè)量值對(duì)充分定義電極磨損必不可少。

端部磨損

端部磨損是指從電極低端到燃燒腔深度之間電極材料損失的百分比

角磨損

角磨損是從外部90°到相對(duì)應(yīng)內(nèi)部90°電極材料損失（從燃燒方向測(cè)量，一般為Z）長(zhǎng)度的百分比（如圖3）。應(yīng)該注意的是角磨損一般比端部磨損更具意義，因?yàn)榻遣繒?huì)同時(shí)受到大量的來(lái)自各個(gè)方向的火花攻擊，還應(yīng)該注意電極外部銳角的坡口角度對(duì)角磨損有顯著的影響，因?yàn)榻悄p是角部從表面到體積比率的函數(shù)（圖3）。

低磨耗灼燒

電極磨損不僅僅是電極屬性的作用，也是電源設(shè)置的作用。低損耗過(guò)程的物理性能超出了這篇文章的范圍，但是可以簡(jiǎn)化成特定的電極-工件、兩級(jí)、峰值電流、定時(shí)電流的結(jié)合，在火花持續(xù)期間從電極表面上脫落的材料重新被鍍回電極表面。應(yīng)注意的是重新被鍍會(huì)的材料是電極、工件及電介質(zhì)的結(jié)合體，在性能上同電極本身有很大的區(qū)別。低磨損灼燒通常結(jié)合電極正極同時(shí)持續(xù)一段時(shí)間。在理想情況下，電極實(shí)際上會(huì)增長(zhǎng)而不是磨損。不用說(shuō)，這不是一個(gè)令人滿意的結(jié)果，因?yàn)殡姌O體積的控制不在考慮的范圍內(nèi)。

金屬電極

在電火花的早期，金屬電極是唯一的電極?，F(xiàn)在，金屬電極僅僅只占電火花應(yīng)用（加工小孔除外）的10%。金屬電極材料最主要的優(yōu)點(diǎn)是它們的導(dǎo)電率及機(jī)械完整性。機(jī)械完整性特別是對(duì)于銳角及差的沖洗條件（直流電?。┖苤匾?。金屬電極最主要的缺點(diǎn)是制造困難及切割速度慢。下面是常用金屬電極材料的更多信息。

黃銅

黃銅是最早的EDM電極材料之一，很廉價(jià)也容易制造?，F(xiàn)在，黃銅因?yàn)閾p耗率太高，所以很少用在現(xiàn)代化的EDM中。在特定的應(yīng)用或者是在對(duì)耗損不做首要考慮因素的用RC電源的老機(jī)器中，黃銅還是會(huì)用到，因?yàn)樗挠捕缺茹~要高，比銅更容易加工。黃銅是高速小孔加工機(jī)最常用的電極材料之一。

鎢銅

鎢銅是粉末金屬制品結(jié)合了銅和鎢在EDM中的優(yōu)良特性，結(jié)合了銅的高導(dǎo)電及鎢的高熔點(diǎn)，同時(shí)具有良好的耐磨性。鎢銅具有無(wú)與倫比的耐磨性，擁有非常好的尖角，也很容易加工，也沒有銅存在的毛刺問題。鎢銅是電火花加工硬質(zhì)金屬的首選材料。鎢銅不能用傳統(tǒng)的合金制造技術(shù)制造，因?yàn)殒u開始融化時(shí)銅就已經(jīng)蒸發(fā)了，這就是鎢銅用粉末冶金技術(shù)生產(chǎn)的原因。銅粉和鎢粉先壓制成毛胚，然后燒結(jié)。燒結(jié)中材料會(huì)收縮25%，在此期間必須注意避免孔洞的產(chǎn)生，孔洞是鎢銅電極常見的缺陷。最高等級(jí)的鎢銅是通過(guò)壓制-燒結(jié)-溶滲工藝制造出來(lái)的，基本上沒有孔洞產(chǎn)生。我公司銷售的鎢銅通常含量為70%， 75%， 80% 重量百分比。鎢含量的增加會(huì)改善角磨損，但是會(huì)降低切割穩(wěn)定性，而且成本會(huì)高。鎢含量的減少會(huì)增加角磨損，但是成本會(huì)低。值得注意的是鎢銅的切割速度是銅的一半。

銀鎢

銀鎢結(jié)合了鎢的耐磨性及銀的高導(dǎo)電性，是在EDM應(yīng)用中低磨損與良好表面光潔度的完美結(jié)合。銀鎢的制造方法同鎢銅一樣。

碳化鎢

碳化鎢的高硬度和低磨損使其成為電火花小孔加工電極的首選材料。因?yàn)樘蓟u易碎，最好利用可傾斜和中心調(diào)整的旋轉(zhuǎn)軸或?qū)祝驗(yàn)樘蓟u在主軸中不能彎曲。

其他主要事項(xiàng)

極性

對(duì)于各種電極-工件的組合，兩級(jí)的選擇非常重要。錯(cuò)誤的極性對(duì)于速度、磨損、穩(wěn)定性有非常大的影響。對(duì)于極性的選擇，最好是查閱具體的電源極性建議的技術(shù)文檔。以下列出一般極性指導(dǎo)：

切割速度

對(duì)于一個(gè)給定的表面拋光，電極-工件以及兩級(jí)的組合對(duì)切割速度的影響如下（假定銅-鋼為100%）：