像前面阐述的那样,在放电机放电过程中,电极把自己的完整形状转移给了工件,所以电极的形状和精度对最后工件的加工精度起着非常大的影响。 1) 是一个良好的电和热的导体
2) 易于机械加工
3) 良好的材料去除率
4) 良好的抗侵蚀能力
5) 很低的电极(工具)磨损率
6) 可塑成多种形状
常用的的电极材料有石墨,铜,碳纤维,黄铜,锌合金,钢,铜钨,银钨,钨等相应的电 极材料物理性质在表3.2.4中给出。
表3.2.4一些电极材料的物理性质
小功率电磁炉性能 | 铜 | 石墨 | 钨 | 铁 |
熔点,℃ | 1083 | - | 3395 | 1535 |
沸点,℃ | 2580 | >4000 | 5930 | 2800 |
1 cm3从室温加热到气化所需热量cal/cm3 | 12740 | 20000 | 22680 | 16900 |
导热系数 AG=100 | 94.3 | 30.0 | 29.6 | 16.2 |
导电系数 | 96.5 | 0.1 | 48.1 | 16.2 |
导热系数 陶瓷发簪每℃× | 16.0 | 4.5 | 4.6 | 15.0 |
强度 MPa | 241 | 34 | 4137 | 276 |
夹筋铝箔 弹性模量 MPa× | 124 | 59 | 352 | 186 |
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关于个别电极材料的选择,给出以下几行参考:
铜 纯铜和电解质铜作为电极材料被广泛使用,它曾是工件精密加工的需要元素。在电火花加工中它也有优良的磨损性能,有着非常小的磨损率。铜的主要缺点是切削性比较差。
碲铜 铜的主要问题是在磨削精加工,径向载荷的产生。碲铜在这点上比纯铜有优势。碲铜有着和易于切削的黄铜媲美的切削性。电火花加工中,其他属性碲铜和纯铜是几乎相同的。唯一遗憾的是碲铜比较稀缺。
黄铜 易切削的黄铜是常用的电极材料。它的主要优点是容易获得和其易机械加工性。对于小电极,它的磨削比例大约达到1到6。它经常被制作成管状电极用于允许高磨损的特殊电火花小孔钻削。在加工像钛合金这种排屑困难的材料时,黄铜已被证实是一种良好的电极材料。 但是由于其较高的磨损率,他不能用于加工硬质合金。黄铜可用于小管状和片状。
石墨 由于石墨的良好机械性能和抗磨损性能,使其成为被广泛应用的电火花加工电极材料
在加工中,石墨有着优良的稳定性,因为它有良好的磨损率允许材料的快速去除。
晶粒尺寸为石墨电极的最重要的属性。穗粗石墨通常用于大体积的电火花加工工作,几乎不用于精加工。另外细颗粒的高密度石墨在精加工中是必需的,因为它的强度使得它能够加工薄的横截面。由于石墨是一种烧结材料,它是多孔的。这必须考虑到在加工需要精细的表面和光洁度三维空腔时的影响。粗颗粒有更多的孔隙度和产生粗糙的表面处理。在钢上加工通孔时,中高档石墨通常有很好的效果。
在加工硬质合金时应做一些护理。在石墨电极加工硬质合金材料中,如果排屑条件不是很好,切割表面变得碳化,它可能会导致不可控的电弧。这种不受控制的电弧也被称为直流电弧放电,有时是很危险的。
直流电弧是由于被加热到时,积碳沉积在工作表面上,电介质溶液不发生离子的自由移动引起的。这时,会在电极和工件之间的相同点的电流流动;引起过度加热。
在电火花加工硬质合金时,只能使用细颗粒和高密度石墨。它的主要优点是:
1) 它比较便宜。
2) 它的磨损率相当于铜钨合金。
3) 大的电极可以通过叠片粘结制成
4) 它有很高的材料去除率。
铜石墨 铜石墨是经过渗铜处理的石墨。其抗弯刚度比普通石墨更高,并具有铜和石墨的一些优点。然而,它要比石墨昂贵1.5〜2倍。它比石墨更强的导电性,但其边角磨损不如纯石墨。在冲铣条件差的情况下它有优势。被用来加工硬质合金材料。
钢 钢不是一个令人满意的电极材料。然而,当模具的一半是电极,另一半是工件时,钢被用来做他们的分割面件。因为这样的组合钢材料拥有非常缓和的去除速率是和磨损率。
铜钨合金 铜钨合金也是一种烧结电极,渗铜后的使材料更紧凑。机械加工过程是平稳的,并具有良好的耐磨性,能获得较好的加工质量。用于精密公差,精加工和低磨损加工。它具有较高的密度和强度,良好的导热性和导电性。
钨 钨具有高硬度和良好的磨损率。它被用于加工直径小于0.2毫米小孔。钨的缺点是其成本较高。
锌合金 锌合金主要用于大量生产,这时需要很多相同的电极,可通过压模铸造或冲压铸造。与其他加工电极的方法相比,形状复杂的电极可以较容易用压铸的方法加工。在电流高达150安培的加工环境下,使用锌合金电极的成本低于使用其他材料的电极。锌合金的主要缺点是它们易磨损,磨损率非常差。
电极材料性能的比较如下表:
表3.2.5 电极材料的选择
电极材料 | 形状 | 精整加工中的角磨损率 | 粗加工中的边缘磨损率 | 相对成本 | 可加工性指数 | 应用 |
推荐 | 不推荐 |
石墨 | 块、管、条、棒 | 5:1 | 接近100:1 | 低 | 非常好 | 模具 | |
铜 | 条、薄片、线状、管、锻件、冲压件 | 1:1 | 2:1 | 中等 | 好 | 孔、槽 | 精密加工滚动鼠标 |
铜石墨 | 块,条 | 2:1 | 4:1 | 中等 | 中 | 通用 | |
黄铜 | 同铜 | 0.7:1 | 1:1 | 粘尘辊低 | 好 | 孔、型腔 | 高精度 |
锌合金 | 铸件 | 0.7:1 | 2:1 | 低 | 好 | 锻 | 孔 |
钢 | 皆可 | 1:1 | 2:1 | 低 | 非常好 | 通孔 | 碳化物 |
碲铜 | 条、垫片、线、管、棒 | 3:1 | 8:1 | 中等 | 中 | 槽、碳化物 | 大平面 |
银钨合金 | 烧结件 | 8:1 | 12:1 | 高 | 中 | 小槽,孔和复杂细节 | 大平面 |
钨 | 线、条、带 | 5:1 | 10:1 | 高 | 差 | 小孔 | 不规则孔 |
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