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    線切割機床電極絲選用

    文章出處:未知 人氣:發表時間:2019-05-24 12:04
       電火花加工作為一種特種精密加工技術,近年來得到了迅速的發展。特別是慢走絲線切割加工,已經成為模具製造和金屬加工行業必不可少的加工手段。線切割技術的發展,離不開電極絲技術的同步發展。因為線切割機的切割效率和切割質量與電極絲的性能緊密相關,而電極絲技術的突破往往會導致線切割機設計的革新

        一、電極絲的性能高性能的電極絲必須是各種有用特性的有機組合,那麽電極絲有哪些有用的特性呢?

           1、電氣特性現代線切割電源對電極絲提出了嚴格的要求。它要能承受峰值超過700安培或平均值超過45安培的大切割電流,而且能量的傳輸必須非常有效,才能提供為達到高表麵光潔度(0.2Ra以上)所需的高頻脈衝電流。這取決於電極絲的電阻或電導率。紫銅是電導率較高的材料之一,它被用來作為衡量其它材料的基準。紫銅的電導率標為100%IACS(國際退火紫銅標準),而黃銅的電導率為20%。

           2、機械特性拉伸強度:拉伸強度是衡量材料在受到徑向負荷時抵抗斷裂的能力。它是用單位截麵積所能承受的重量來標度的,如英製的PSI(磅/平方英寸)或公製N/mm2(牛頓/平方毫米)。紫銅屬於拉伸強度較低的材料(245N/mm2),而鉬則較高(1930N/mm2)。電極絲的拉伸強度取決於材料的選擇以及各種熱處理和拉伸處理工藝。電極絲有時被分為“軟絲”和“硬絲”,對於不同的設備和應用來說,各有其長處。記憶效應:這與電極絲的“軟”或“硬”直接相關。軟絲抽離線軸時沒有恢複成直線的記憶能力,所以無法用於自動穿絲,但這對切割來說並沒有影響,因為加工時電極絲上是加了張力的。軟絲適用於上、下導絲咀不能傾斜的設備進行超過7度的大斜度切割。而硬絲則是自動穿絲機的較佳選擇,同時因為拉伸強度高,其抵抗因切割時電流和衝洗力造成絲的抖動的能力較強。延伸率:延伸率是切割加工中由於張力和熱量引起電極絲長度變化的百分比。軟絲的延伸率可大到20%,而硬絲則小於2%。軟絲在斜度加工時,延伸率高的電極絲能更保證斜麵的幾何精度,並且較軟的電極絲在導絲咀中滑動時產生的震動也較小。不過電極絲進入切割區後軟絲的抖動程度比硬絲大,所以還得折中考慮。

           3、幾何特性在線切割技術發展的早期(1969年到七十年代中期),對電極絲幾乎沒有做任何的研究,用的是現成的電機和電纜上的紫銅絲。而今天,高效率高精度的線切割機要求電極絲具有誤差極小的幾何特性。電極絲製造的較後工序是采用多個寶石拉絲模來得到光滑、圓度極好、絲徑公差為 /-0.001mm的成品。另一方麵,還有一些電極絲卻特意設計成具有相對粗糙的表麵,可以提高切割速度。

           4、熱物理特性電極絲的熱物理特性是提高切割效率的關鍵。這些特性是通過合金成分的配比或基礎芯材的選擇來確定的。熔點:電極絲的熔點是一項重要的指標。由於電極絲通過導絲咀時的機械運動,以及衝洗力和放電等因素,電極絲在切割時是有抖動的。這將造成無數次的極小的短路,使切割過程減慢。電極絲工作時如果在外徑上能夠損耗一些,這樣它

           在麵對切口方向的空隙可以防止或減少短路效應。同時它在背對切口方向的空隙有助於改善衝洗作用,可以更好的去除加工廢屑。電極絲外徑的損耗不會影響加工精度,因為新的電極絲在不斷的進給。這是冶金學家在研究電極絲的衝洗性時要考慮的材料的兩個特性之一。氣化壓力:電火花切割時會產生大量的熱量,其中的一些熱量被電極絲吸收走了,這會降低切割效率。如果太多的熱量損耗在電極絲上,電極絲就會因過熱而熔斷。因此需要電極絲表麵能夠快速氣化,在電極絲得到冷卻的同時把熱能釋放到工件上。材料受熱達到熔點後就會氣化,產生氣化壓力。熔點低的材料更容易氣化。電極絲所應該具有的另一個特性就是低熔點和高氣化壓力,可以幫助把廢渣吹離切縫。這就是電極絲衝洗性好所應該具備的另一個特

           性。當電極絲和工件在切割表麵處是氣化而不是熔化時,產生的是氣體而不是熔化的金屬顆粒。這反過來又改善了衝洗過程,因為要衝走的顆粒少了。

    二、電極絲的種類與應用目前,市場上可選用的電極絲可分為以下幾類:

           1、黃銅絲黃銅絲是線切割領域中靠前代專業電極絲。1977年,黃銅絲開始進入市場。這種電極絲曾帶來了切割速度上的突破,當時對於厚度為50mm的工件,切割速度從12mm2/分鍾提高到25mm²/分鍾。是什麽使速度翻了一倍呢?黃銅是紫銅與鋅的合金,較常見的配比是65%的紫銅35%的鋅。當時發現黃銅絲中的鋅由於熔點較低(420℃,而紫銅為1080℃)能夠改善衝洗性。在切割過程中,鋅由於高溫而氣化使得電極絲的溫度降低並把熱量傳送到工件的加工麵上。理論上講,鋅的比例越高越好,不過在黃銅絲的製造過程中,當鋅的比例超過40%後,電極絲的α單相結晶結構變成了α和β雙相結晶結構。這時材料變得太脆而不適合把它拉成直徑很小的細絲。黃銅絲可以有不同的拉伸強度來滿足不同的設備和應用場合。這是通過一係列的拉絲(淬火作用)和熱處理(退火)工序來實現的。普通黃銅絲的拉伸強度在490-900N/mm²之間。黃銅絲的主要缺點:

           (1) 加工速度無法提高:由於黃銅中鋅的比例一定,所以放電時的能量轉換效率無法進一步提高;以 0.25mm黃銅絲切割30-60mm厚的鋼材為例,國內很多用戶的主切速度都在120mm²/分鍾左右。

           (2) 表麵質量不佳:黃銅絲表麵的銅粉和放電時由於電極絲表層氣化而帶出的銅微粒會積存在工件的加工麵上形成表麵積銅。同時由於衝洗性不好而在工件表麵產生較厚的變質層,這些都會影響工件的表麵硬度和粗糙度;

           (3) 加工精度不高:特別是在加工較厚的工件時,由於衝洗性不良,會產生較大的直線度誤差(上下端尺寸誤差和鼓形差)。此外,由於價競爭的原因,目前國內的低價黃銅絲普遍存在著各種質量問題,例如因采用的銅材胚料材質不良以及拉絲設備和工藝上的原因導致黃銅絲表麵銅粉較多,截麵幾何誤差太大等等,這些都會導致放電穩定性下降,嚴重影響加工速度和質量。同時,還會汙染設備部件加大設備的損耗。

    黃銅絲的應用場合:

           (1) 加工量不足,不是24小時開機的用戶。因為加工效率對於這些用戶來說不是主要問題;

           (2) 對加工精度特別是表麵質量要求不高的用戶;

           (3)  以加工小尺寸、薄厚度為主的用戶。因為工件裝夾調整的時間占總加工時間的比例較高,切割時間較少,對加工效率的影響不明顯。

           (4) 工件的材料硬度不高或厚度不超過80-100mm。雖然隨著各種更好性能的鍍層電極絲的出現和普及,黃銅絲的市場份額呈不斷下降的趨勢,但是,由於它成本低廉,並且能滿足普通的加工需求,因此還會繼續得到廣泛的應用。

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