随着工业生产的发展和科学技术的进步具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。因此人们除了进一步发展和完善机械加工法之外还努力寻求新的加工方法。电火花加工法能够适应生产发展的需要并在应用中显示出很多优异性能因此得到了迅速发展和益广泛的应用。

钨铜电极---电火花加工

电火花加工又称放电加工。它是在加工过程中使工具和工件之间不断产生脉冲性的放电火花靠放电时产生的局部瞬时高温将金属蚀除下来。电火花加工的优点在于可以加工难切削材料、非常硬的材料如硬质合金、各种高速钢甚至金钢石、立方氮化硼还有一个优点是可以加工很精致的模型。电火花加工原理如图一所示。加工时脉冲电源的一极接工具电极另一极接工件电极。两极均浸入具有一定绝缘度的液体介质煤油、矿物油中。工具电极由自动进给装置控制以保证工具和工件在正常加工时维持一很小的放电间隙(001-005)。

当脉冲电压加到两极间便将当时条件下极间最点的液体介质击穿形成放电通道。由于通道的截面积很小放电时间极短致使能量高度集中(106-107WMM2)放电区域产生的高温使材料熔化甚至蒸发以致形成一个小凹坑见图一一次脉冲放电结束后经过很短的时间间隔二个脉冲又在极间最点击穿放电。如此周而复始高频率的循环下去工具电极不断的向工件进给它的形状最终就复制在工件上形成所需要的加工表面。

电火花加工中常用的电极材料

在电火花加工过程中电极材料的作用是输送加工脉冲并以自身最小损耗去蚀除工件。它必须满足以下几个条件：1、高导电性。2、能有效地蚀除金属。3、较小的自身损耗。4、易于加工成形。在实际加工中电极材料选取不当将加速电极的损耗影响加工质量和生产效率。

自电火花加工问世以来人们尝试使用过多种材料。据苏州电加工机床研究所统计可做电火花加工用电极材料达种之多。一般用于电火花加工的电极有铜、石墨、钢以及钨铜合金等它们能对碳素钢、工具钢、合金钢、淬火钢、硬质合金及其它高硬度金属材料进行放电加工可加工冲压模、型腔模以及各种零件及复杂的异型曲面。几种常用的电火花加工用电极材料的性能如表一所示。

电火花加工所用的电极材料主要是紫铜和石墨但都存在一定的问题。石墨组织疏松、颗粒粗大、机械强度差不易加工成精密尺寸而且石墨材料一般质量不均匀性能因颗粒取向不同而有差别。因此在选用石墨作工具电极时为了加工出表面光洁的工件要优先考虑选用粒子直径较小的石墨材料其次还要考虑它的组织结构和抗弯强度特别是在使用拼块方法制作电极时更应注意否则将引起电极的不均匀损耗。精加工中石墨电极很难达到加工件表面光亮而它们的生产率又很低只能用来制作一些形状复杂、精度要求不高的电极。

在精加工中选取紫铜作工具电极加工效果较好但由于紫铜材料密度较大加工参数脉间值又较小蚀除下来的金属粒大部分沉入工作液箱底部增大了排屑难度造成工作液密度增大液体混浊从而使加工表面容易产生“二次放电”出现拉弧、烧伤现象加工件粗糙度增大加工稳定性降低电极的损耗程度大大增加。铜及铜合金电极消耗大加工稳定性差对于电极形状复杂复制精度要求高的今天也己不太适合。虽然银铜电极加工精度高但是银铜电极的生产成本也相应较高。

电极用钨铜材料

采用钨铜合金作为电极不仅可以使加工的模具及部件精度高、电极损失小、加工效率高而且一次即可完成产品的粗加工和精加工。随着模具精度要求的越来越高以及许多难加工材料用量的不断增加钨铜材料作为电火花加工电极的用量也与俱增。目电火花加工用钨铜电极材料已成为钨铜材料主要的应用之一。具统计本电极用钨铜量己达到相当于钨铜合金消耗总量196T。

为使钨铜合金满足高导电性、能有效的蚀除金属、具有较小的自身损耗、易于加工成型等特点对钨铜电极材料的要求具体为要求钨铜材料既具有良好的导电导热性又具有尽可能好的抗电火花腐蚀作用。为了保证电火花加工过程中的稳定性和提高电极材料的利用率要求钨铜材料具有较高的材质均匀性和致密性而采用常规电触头制取方法难于达到其要求。

电火花加工电极需根据所加工的工模具或制品的要求提供相应形状的钨铜电极。有的是细长的棒材有的则为复杂形状的型材不但规格品种多样且每一种电极需要又较小。因此造成电极的制取比较复杂和困难