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注塑模具電火花加工、銅電極或石墨電極哪一種更好?

注塑模具加工

銅是精密注塑模具加工廠電火花加工中廣泛使用的電極材料。許多人認為石墨材料只有在制造大電極和模具加工要求不高或不粗糙時才能成為替代材料。


 注塑模具加工之電火花加工


石墨與銅在注塑模具電火花加工中的特性比較:


(1)電火花加工速度

石墨是一種非金屬材料,具有很高的熔點,能夠承受較大的電流設定條件。當放電面積和電極尺寸較大時,石墨材料高效粗加工的優越性更顯著。石墨的導熱系數是銅的1/3。放電過程中產生的熱量可以更有效地去除金屬材料。因此,在中、細加工中,石墨電極的加工效率高于銅電極。根據工藝經驗,在正確的使用條件下,石墨電極的放電加工速度是銅電極的1.5~2倍。


(2)電極損耗

石墨電極具有承受大電流的特點。此外,在適當的粗加工條件下,在腐蝕過程中對碳質鋼工件進行了加工,在高溫下加工出分解液中產生的碳。顆粒在極性的作用下,部分電極和碳顆粒會附著在電極表面形成保護層,從而保證石墨電極在粗加工過程中的損耗極小,甚至“零損耗”。電火花加工的主要電極損耗是粗加工造成的,在一定條件下精加工磨損率較高,但由于加工余量不大,整體加工損耗較小。大電流粗化時石墨電極的損耗一般比銅電極小,精加工損耗可能略大于銅電極,兩者的電極損耗相當。

 

(3)模具表面質量

石墨材料的粒徑直接影響電火花加工過程的表面粗糙度,直徑越小,表面粗糙度值越低。幾年前,使用粒徑為φ5μm的石墨材料,電火花加工的最佳表面只能達到VDI 18(Ra 0.8μm)。目前石墨材料的粒徑可達φ3μm,電火花加工的最佳表面可穩定地達到VDI 12(Ra 0.4μm)或較細的水平。該銅材料電阻率低,結構緊湊,易通過電火花加工獲得穩定的加工狀態,在困難條件下加工穩定,表面粗糙度可小于Ra 0.1μm,可鏡像電火花加工。??梢钥闯?,如果電火花加工追求極精細的表面,則采用銅材料作為電極更為合適,這是銅電極相對于石墨電極的主要優點。然而,在大電流條件下,電極表面容易粗糙甚至開裂,但石墨材料不存在這一問題。對于具有VDI 26(Ra2.0μm)加工表面粗糙度要求的型腔,采用石墨電極完成由粗到細的加工過程,達到均勻的圖形效果,表面不會出現缺陷。此外,由于石墨和銅的結構不同,石墨電極表面放電的腐蝕點比銅電極更有規律。因此,當加工相同表面粗糙度的VDI 20及以上時,用石墨電極(精密模具)加工的工件表面更呈粒狀。結果表明,這種晶粒效應優于銅電極的放電表面效應。

(4)模具加工精度
石墨材料的熱膨脹系數較小,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,石墨電極比銅電極不易變形,加工精度更穩定可靠。特別是在深窄肋加工過程中,局部高溫傾向于使銅電極彎曲變形,而石墨電極則不發生彎曲變形。對于高寬比較大的銅電極,在加工過程中必須對一定的熱膨脹值進行補償。尺寸被修正,石墨電極是不需要的。

(5)電極重量
石墨材料的密度低于銅,相同體積的石墨電極重量僅為銅電極的1/5。結果表明,電極體積較大,非常適合石墨材料的使用,大大降低了電火花機床主軸的負荷。該電極在加工過程中不會因重量大而造成夾緊和偏擺位移,這在大型模具的加工過程中是可以看到的。使用石墨電極是有意義的。

(6)電極制造困難
石墨材料的力學性能較好,抗切削性能僅為銅的1/4。在正確的工藝條件下,球磨石墨電極的效率是銅電極的2~3倍。石墨電極易于清除,通常由多個電極完成的工件可設計為單一電極進行加工。石墨材料獨特的顆粒結構使電極在球磨后不起毛刺,不利于去除復雜形狀的毛刺。它直接消除了人工拋光過程,避免了拋光引起的形狀變化。需要注意的是,石墨是一種積塵,在球磨石墨時會產生大量的粉塵,因此銑床必須有密封和真空裝置。如果要用電火花線切割石墨電極,加工性能不如銅,切削速度比銅慢40%左右。


(7)電極的安裝和使用

所述石墨材料具有良好的附著力,使用導電粘合劑將石墨與夾具結合在一起,可使電極被研磨和排出,從而消除了加工電極材料上螺旋孔的過程,從而節省了工作時間。石墨材料比較脆,特別是較小、窄、長的電極,在使用過程中很容易受到外力的影響而斷裂,但人們馬上就知道電極被破壞了。如果它是銅電極,它只會彎曲而不會斷裂。這種情況非常危險,在使用過程中很難找到,很容易導致工件報廢。

(8)價格比較
銅材料是不可再生資源,價格走勢將變得越來越昂貴,石墨材料的價格趨于穩定。近年來,銅材料價格不斷上漲,各大石墨生產商不斷改進石墨生產工藝,使其更具成本效益。



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