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注塑模具电火花加工、铜电极或石墨电极哪一种更好?

注塑模具加工

铜是精密注塑模具加工厂电火花加工中广泛使用的电极材料。许多人认为石墨材料只有在制造大电极和模具加工要求不高或不粗糙时才能成为替代材料。


 注塑模具加工之电火花加工


石墨与铜在注塑模具电火花加工中的特性比较:


(1)电火花加工速度

石墨是一种非金属材料,具有很高的熔点,能够承受较大的电流设定条件。当放电面积和电极尺寸较大时,石墨材料高效粗加工的优越性更显着。石墨的导热系数是铜的1/3。放电过程中产生的热量可以更有效地去除金属材料。因此,在中、细加工中,石墨电极的加工效率高于铜电极。根据工艺经验,在正确的使用条件下,石墨电极的放电加工速度是铜电极的1.5~2倍。


(2)电极损耗

石墨电极具有承受大电流的特点。此外,在适当的粗加工条件下,在腐蚀过程中对碳质钢工件进行了加工,在高温下加工出分解液中产生的碳。颗粒在极性的作用下,部分电极和碳颗粒会附着在电极表面形成保护层,从而保证石墨电极在粗加工过程中的损耗极小,甚至“零损耗”。电火花加工的主要电极损耗是粗加工造成的,在一定条件下精加工磨损率较高,但由于加工余量不大,整体加工损耗较小。大电流粗化时石墨电极的损耗一般比铜电极小,精加工损耗可能略大于铜电极,两者的电极损耗相当。

 

(3)模具表面质量

石墨材料的粒径直接影响电火花加工过程的表面粗糙度,直径越小,表面粗糙度值越低。几年前,使用粒径为φ5μm的石墨材料,电火花加工的最佳表面只能达到VDI 18(Ra 0.8μm)。目前石墨材料的粒径可达φ3μm,电火花加工的最佳表面可稳定地达到VDI 12(Ra 0.4μm)或较细的水平。该铜材料电阻率低,结构紧凑,易通过电火花加工获得稳定的加工状态,在困难条件下加工稳定,表面粗糙度可小于Ra 0.1μm,可镜像电火花加工。。可以看出,如果电火花加工追求极精细的表面,则采用铜材料作为电极更为合适,这是铜电极相对于石墨电极的主要优点。然而,在大电流条件下,电极表面容易粗糙甚至开裂,但石墨材料不存在这一问题。对于具有VDI 26(Ra2.0μm)加工表面粗糙度要求的型腔,采用石墨电极完成由粗到细的加工过程,达到均匀的图形效果,表面不会出现缺陷。此外,由于石墨和铜的结构不同,石墨电极表面放电的腐蚀点比铜电极更有规律。因此,当加工相同表面粗糙度的VDI 20及以上时,用石墨电极(精密模具)加工的工件表面更呈粒状。结果表明,这种晶粒效应优于铜电极的放电表面效应。

(4)模具加工精度
石墨材料的热膨胀系数较小,铜材料的热膨胀系数是石墨材料的4倍。因此,在放电加工中,石墨电极比铜电极不易变形,加工精度更稳定可靠。特别是在深窄肋加工过程中,局部高温倾向于使铜电极弯曲变形,而石墨电极则不发生弯曲变形。对于高宽比较大的铜电极,在加工过程中必须对一定的热膨胀值进行补偿。尺寸被修正,石墨电极是不需要的。

(5)电极重量
石墨材料的密度低于铜,相同体积的石墨电极重量仅为铜电极的1/5。结果表明,电极体积较大,非常适合石墨材料的使用,大大降低了电火花机床主轴的负荷。该电极在加工过程中不会因重量大而造成夹紧和偏摆位移,这在大型模具的加工过程中是可以看到的。使用石墨电极是有意义的。

(6)电极制造困难
石墨材料的力学性能较好,抗切削性能仅为铜的1/4。在正确的工艺条件下,球磨石墨电极的效率是铜电极的2~3倍。石墨电极易于清除,通常由多个电极完成的工件可设计为单一电极进行加工。石墨材料独特的颗粒结构使电极在球磨后不起毛刺,不利于去除复杂形状的毛刺。它直接消除了人工抛光过程,避免了抛光引起的形状变化。需要注意的是,石墨是一种积尘,在球磨石墨时会产生大量的粉尘,因此铣床必须有密封和真空装置。如果要用电火花线切割石墨电极,加工性能不如铜,切削速度比铜慢40%左右。


(7)电极的安装和使用

所述石墨材料具有良好的附着力,使用导电粘合剂将石墨与夹具结合在一起,可使电极被研磨和排出,从而消除了加工电极材料上螺旋孔的过程,从而节省了工作时间。石墨材料比较脆,特别是较小、窄、长的电极,在使用过程中很容易受到外力的影响而断裂,但人们马上就知道电极被破坏了。如果它是铜电极,它只会弯曲而不会断裂。这种情况非常危险,在使用过程中很难找到,很容易导致工件报废。

(8)价格比较
铜材料是不可再生资源,价格走势将变得越来越昂贵,石墨材料的价格趋于稳定。近年来,铜材料价格不断上涨,各大石墨生产商不断改进石墨生产工艺,使其更具成本效益。



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