銅作為電極材料在模具工廠的電火花加工中被廣泛使用。很多人認為只有在制作大型電極且模具加工要求不高或粗加工時,石墨材料才會成為備選考慮。 當今,在制造技術領先的歐洲,模具企業超過90%的電極材料采用石墨。但在中國,當前大多數模具企業還是選用銅作為主要的電極材料。根據石墨材料的特性,以下分析其電火花加工的優勢與不足。 1.石墨材料的電火花加工特性 (1)放電加工速度 石墨是一種非金屬材料,熔點極高,能承受更大的電流設定條件。當放電面積與電極尺寸縮放量越大時,石墨材料高效率粗加工的優越性越顯著。石墨的導熱系數是銅的1/3,其放電過程中產生的熱能可更有效地用于去除金屬材料,因此在中、精加工中,其加工效率也比銅電極要高。一般來說,在正確的使用條件下,石墨電極的放電加工速度要比銅電極整體快1.5~2倍。
石墨材料的機械加工性能好,切削阻力僅為銅的1/4,在正確的加工條件下,銑削加工石墨電極的效率是銅電極的2~6倍。石墨電極容易清角,可以將平時要由多個電極完成的工件設計成一個整體電極來加工。石墨材料獨特的顆粒組織結構,使得電極銑削成型后不會產生毛刺,對于復雜造型不便于去除毛刺的情況直接滿足使用要求,省去了人工對電極進行拋光的工序,避免了拋光導致的形狀改變、尺寸誤差等。需要注意的是,由于石墨是粉塵堆積物,銑削石墨時會產生大量的粉塵,因此銑削機床必須要有密封與吸塵裝置。如果需要使用電火花線切割加工石墨電極,其加工性能就不如銅材料了,切割速度相比銅慢約40%。
目前全球知名的石墨供應商中不同供應商有多種不同牌號的石墨可供選擇。通常根據石墨材料的平均顆粒直徑來分類,顆粒直徑≤φ4 μm的定義為細石墨,顆粒在φ5~φ10 μm定義為中石墨,顆粒在10 μm以上定義為粗石墨。顆粒直徑越小材料的價格越貴,可以根據電火花加工要求與成本選擇合適的石墨材料。 綜上所述,在石墨電極的8項電火花加工特性中,其優勢明顯: 銑削電極效率均顯著優于銅電極;放電加工效率優于銅電極;大電極重量輕,非常適合;尺寸穩定性良好,薄片電極不容易發生變形;銑削電極沒有毛刺,自動化首選