铜作为电极材料在模具工厂的电火花加工中被大量使用。很多人认为只有在制作大型电极且模具加工要求不高或粗加工时,石墨材料才会成为备选考虑。
根据石墨材料的特性,以下是电火花加工的优势。
1.石墨材料的电火花加工特性:
(1)放电加工速度
石墨是一种非金属材料,熔点极高,当放电面积与电极尺寸缩放量越大时,石墨材料效率高粗加工的优越性越好。石墨的导热系数是铜的1/3,其放电过程中产生的热能可更有效地用于去除金属材料,因此在中、精加工中,其加工效率也比铜电极要高。
(2)电极损耗
石墨电极具有能承受大电流条件的特性,石墨电极在大电流的粗加工中损耗会少于铜电极,在精加工中损耗可能会稍大于铜电极,二者的电极损耗情况相当。
(3)表面质量
石墨材料的颗粒直径直接影响电火花加工的表面粗糙度,直径越小可获得更低的表面粗糙度值。
如果放电加工追求极其精细的表面,使用铜材料做电极更加合适,这是铜电极较石墨电极的主要优势。但铜电极在大电流设定条件下,电极表面容易变得粗糙不堪,甚至出现裂纹,而石墨材料则没有这方面的问题。
(4)加工精度
石墨材料的热膨胀系数小,铜材料的热膨胀系数是石墨材料的4倍,因此在放电加中石墨电极相比铜电极不易发生变形,可获得更稳定可靠的加工精度。
(5)电极重量
石墨材料较铜的密度要小,相同体积的石墨电极重量仅为铜电极的1/5。可见体积较大的电极使用石墨材料非常合适,极大地减轻了电火花加工机床主轴的载荷,电极不会因为重量大而导致装夹不便、加工中产生偏摆位移等问题,可见在大型模具加工中使用石墨电极很有意义。
(6)电极制作难度
石墨材料的机械加工性能好,切削阻力仅为铜的1/4,在正确的加工条件下,铣削加工石墨电极的效率是铜电极的2~3倍。石墨电极容易清角,可以将平时要由多个电极完成的工件设计成一个整体电极来加工。如果需要使用电火花线切割加工石墨电极,其加工性能就不如铜材料了,切割速度相比铜慢约40%。
(7)电极安装与使用
石墨材料的可粘结性好,可以使用导电胶将石墨与夹具粘结的方法铣削电极、放电加工,可省去在电极材料上加工螺丝孔的工序,节省了工作时间。石墨材料比较脆,特别是细小窄长电极,在使用中受到外力作用时容易折断,但可以马上知晓电极发生了损伤。如果是铜电极则只会弯曲不会折断,这种状况在使用过程中非常危险且难以发现,很容易导致工件报废。
(8)价格
铜材料是不可再生资源,价格趋势会越来越贵,而石墨材料的价格趋于稳定。近几年铜材料价格不断上涨,而各大石墨制造商不断改进制作石墨的工艺使其更具性价比优势。
目前全球知名的石墨供应商中不同供应商有多种不同牌号的石墨可供选择。颗粒直径越小材料的价格越贵,可以根据电火花加工要求与成本选择合适的石墨材料。