数控慢走丝线切割加工怎样选用电极丝?

作者:admin  来源:   更新时间:2015-06-02  阅读数:192

电火花加事情为一种特种细密加工技能,比年来得到了敏捷的生长。分外是慢走丝线切割加工,已经成为模具制造和金属加工行业必不行少的加工本领。线切割技能的生长,离不开电极丝技能的同步生长。由于线切割机的切割服从和切割质量与电极丝的性能精密相干,而电极丝技能的突破每每会导致线切割机计划的改造。从镀锌电极丝的发明到本日,市场上不停出现了种种百般比平凡黄铜丝性能更好的电极丝,电极丝的准确选用已经成为使线切割机的性能得到最大限度的发挥并为用户创造更多利润的要害。


如今,在泰西和日本等发达国度,以镀锌电极丝为主的高性能电极丝正在渐渐代替放电性能受到很大范围的黄铜丝。同时,除了早已将镀锌电极丝作为尺度设置装备部署的线切割机制造商AgieCharmilles外,厥后Sodick公司也在其机型上增长了接纳镀锌丝的模式和加工参数,使这些设置装备部署的切割速率较之接纳黄铜丝有30%~50%的明显提拔。


但是在海内,前几年由于欧洲入口的镀锌电极丝代价较高,不但险些全部的慢走丝机的用户都只用黄铜丝,一些原来利用镀锌电极丝的入口机床用户,也改用了"自制"的黄铜丝,造成了相称多的用户以为"电极丝便是黄铜丝"这一行业内的误区。有不少海内的用户在引进最新高性能的线切割机的同时,轻忽了电极丝的重要性,以为它只不外是一种平凡的消耗品。不管什么机型或加工要求,黄铜丝都以其低廉的代价彷佛成了唯一的选择。

现实上如今的线切割加工有着比已往更多的变革,从加工质料、切割速率、表面精度、表面质量到工场的运行模式等等。对付这些相互起作用的变数来说,只有选择符合的电极丝才气使工场对加工服从、加工本钱和加工质量团体举行优化。
一、电极丝的性能

高性能的电极丝必须是种种有效特性的有机组合,那么电极丝有哪些有效的特性呢?

1、电气特性

当代线切割电源对电极丝提出了严酷的要求。它要能蒙受峰值凌驾700安培或均匀值凌驾45安培的大切割电流,并且能量的传输必须非常有效,才气提供为到达高表面光洁度(0.2Ra以上)所需的高频脉冲电流。这取决于电极丝的电阻或电导率。紫铜是电导率最高的质料之一,它被用来作为权衡其他质料的基准。紫铜的电导率标为100%IACS(国际退火紫铜尺度),而黄铜的电导率为20%。

2、机器特性

拉伸强度:拉伸强度是权衡质料在受到径向负荷时抵挡断裂的本领。它是用单元截面积所能蒙受的重量来标度的,如英制的PSI(磅/平方英寸)或公制的N/mm2(牛顿/平方毫米)。紫铜属于拉伸强度最低的质料(245N/mm2),而钼则最高(1930N/mm2)。电极丝的拉伸强度取决于质料的选择以及种种热处置处罚和拉伸处置处罚工艺。电极丝偶然被分为"软丝"和"硬丝",对付差别的设置装备部署和应用来说,各有其长处。

影象效应:这与电极丝的"软"或"硬"直接相干。软丝抽离线轴时没有规复成直线的影象本领,以是无法用于主动穿丝,但这对切割来说并没有影响,由于加工时电极丝上是加了张力的。软丝实用于上、下导丝咀不克不及倾斜的设置装备部署举行凌驾7度的大斜度切割。而硬丝则是主动穿丝机的最佳选择,同时由于拉伸强度高,其抵挡因切割时电流和冲洗力造成丝的发抖的本领较强。

延伸率:延伸率是切割加工中由于张力和热量引起电极丝长度变革的百分比。软丝的延伸率可大到20%,而硬丝则小于2%。软丝在斜度加工时,延伸率高的电极丝能更包管斜面的多少精度,并且较软的电极丝在导丝咀中滑动时孕育发生的震惊也较小。不外电极丝进入切割区后软丝的发抖程度比硬丝大,以是还得折衷思量。

3、多少特性

在线切割技能生长的早期,对电极丝险些没有做任何的研究,用的是现成的电机和电缆上的紫铜丝。而本日,高服从高精度的线切割秘密求电极丝具有偏差极小的多少特性。电极丝制造的末了工序是接纳多个宝石拉丝模来得到平滑、圆度极好、丝径公役为+/-0.001mm的制品。另一方面,另有一些电极丝却特地计划成具有相对粗糙的表面,可以进步切割速率。

4、热物理特性

电极丝的热物理特性是进步切割服从的要害。这些特性是通过合金身分的配比或底子芯材的选择来确定的。

熔点:电极丝的熔点是一项重要的指标。由于电极丝通过导丝咀时的机器活动,以及冲洗力和放电等因素,电极丝在切割时是有发抖的。这将造成无数次的极小的短路,使切割历程减慢。电极丝事情时要是在外径上可以大概消耗一些,如许它在面临隐语偏向的清闲可以防备或淘汰短路效应。同时它在背对隐语偏向的清闲有助于改进冲洗作用,可以更好的去除加工废屑。电极丝外径的消耗不会影响加工精度,由于新的电极丝在不停的进给。这是冶金学家在研究电极丝的冲洗性时要思量的质料的两个特性之一。

气化压力:电火花切割时会孕育发生大量的热量,此中的一些热量被电极丝吸取走了,这会低落切割服从。要是太多的热量消耗在电极丝上,电极丝就会因过热而熔断。因此必要电极丝表面可以大概快速气化,在电极丝得到冷却的同时把热能开释到工件上。质料受热到达熔点后就会气化,产负气化压力。熔点低的质料更容易气化。电极丝所应该具有的另一个特性便是低熔点和高气化压力,可以资助把废渣吹离切缝。这便是电极丝冲洗性好所应该具备的另一个特性。当电极丝和工件在切割表面处是气化而不是熔化时,孕育发生的是气体而不是熔化的金属颗粒。这反过来又改进了冲洗历程,由于要冲走的颗粒少了。
二、电极丝的种类与应用

现在,市场上可选用的电极丝可分为以下几类:

1、黄铜丝

黄铜丝是线切割范畴中第一代专业电极丝。1977年,黄铜丝开始进入市场。这种电极丝曾带来了切割速率上的突破,其时对付厚度为50mm的工件,切割速率从12mm2/分钟进步到25 mm2/分钟。是什么使速率翻了一倍呢?黄铜是紫铜与锌的合金,最常见的配比是65%的紫铜和35%的锌。其时发明黄铜丝中的锌由于熔点较低(420℃,而紫铜为1080℃)可以大概改进冲洗性。在切割历程中,锌由于高温而气化使得电极丝的温度低落并把热量传送到工件的加工面上。理论上讲,锌的比例越高越好,不外在黄铜丝的制造历程中,当锌的比例凌驾40%后,电极丝的α单相结晶布局酿成了α和β双相结晶布局。这时质料变得太脆而不得当把它拉成直径很小的细丝。

黄铜丝可以有差别的拉伸强度来满意差别的设置装备部署和应用场所。这是通过一系列的拉丝(淬火作用)和热处置处罚(退火)工序来实现的。平凡黄铜丝的拉伸强度在490-900N/mm2之间。

黄铜丝的重要缺点:
(1) 加工速率无法进步:由于黄铜中锌的比例肯定,以是放电时的能量转换服从无法进一步进步;以0.25mm黄铜丝切割30-60mm厚的钢材为例,海内许多用户的主切速率都在120mm2/分钟左右。
(2) 表面质量欠安:黄铜丝表面的铜粉和放电时由于电极丝表层气化而带出的铜微粒会积蓄在工件的加工面上形成表面积铜。同时由于冲洗性欠好而在工件表面孕育发生较厚的变质层,这些都市影响工件的表面硬度和粗糙度;
(3) 加工精度不高:分外是在加工较厚的工件时,由于冲洗性不良,会孕育发生较大的直线度偏差(上下端尺寸偏差和鼓形差)。
别的,由于代价竞争的缘故原由,现在海内的低价黄铜丝广泛存在着种种质量题目,比方因接纳的铜材胚料材质不良以及拉丝设置装备部署和工艺上的缘故原由导致黄铜丝表面铜粉较多,截面多少偏差太大等等,这些都市导致放电稳固性降落,严峻影响加工速率和质量。同时,还会污染设置装备部署部件加大设置装备部署的消耗。

黄铜丝的应用场所:
(1) 加工量不敷,不是24小时开机的用户。由于加工服从对付这些用户来说不是重要题目;
(2) 对加工精度分外是表面质量要求不高的用户;
(3) 以加工小尺寸、薄厚度为主的用户。由于工件装夹调解的时间占总加工时间的比例较高,切割时间较少,对加工服从的影响不明显。
(4) 工件的质料硬度不高或厚度不凌驾80-100mm。

固然随着种种更好性能的镀层电极丝的出现和遍及,黄铜丝的市场份额呈不停降落的趋向,但是,由于它本钱低廉,并且能满意平凡的加工需求,因此还会继承得到广泛的应用。同时,市场上还出现了一些在性能上有差别程度改进的且代价低于镀层电极丝的新型黄铜丝:
(1) 超净型黄铜丝:针对平凡黄铜丝表面铜份过多这一毛病,通过在后道工序中增长分外的洗濯工艺而制成;
(2) 超硬型黄铜丝:通过在黄铜中参加其他微量元素,使黄铜丝的拉伸强度高达1200 N/mm2。这种丝在加工超厚或超硬工件时可以改进加工精度和速率;
(3) 高速型黄铜丝:将黄铜中锌的比例加大到极限的40%,可以改进冲洗性,进步切割速率。但是,其切割速率照旧比镀锌电极丝要慢。

2、镀层电极丝

由于低熔点的锌对付改进电极丝的放电性能有着明显的作用,而黄铜中锌的比例又受到限定,以是人们想到了在黄铜丝表面再加一层锌,这就孕育发生了镀锌电极丝。1979年瑞士几位工程师发明的这种要领,使电极丝的生长向前迈进了一大步,并导致了更多新型镀层电极丝的出现。

镀层电极丝的重要长处:
(1) 切割速率高,不易断丝。品格好的镀锌电极丝切割速率可比优质黄铜丝快30-50%,现在广东地域许多用户接纳0.25mm的镀锌电极丝,切割速率均匀在150-180mm2/分钟。
(2) 加工工件的表面质量好,无积铜,变质层得到改进,因此工件表面的硬度更高,模具的寿命延伸。
(3) 加工精度进步,分外是尖角部位的形状偏差、厚工件的直线度偏差等均比黄铜丝有改进。
(4) 导丝咀等部件的消耗减小。锌的硬度比黄铜低,同时镀锌丝不象黄铜丝那样有许多铜粉,以是不容易堵塞导丝咀,污染相干部件。

镀层电极丝生产工艺重要有浸渍、电镀和扩散退火这三种要领。电极丝的芯材重要有黄铜、紫铜和钢。镀层的质料则有锌、紫铜、铜锌合金和银。现在市场上较为成熟的这类电极丝按应用区分重要有以下几种:

平凡镀锌电极丝:由于浸渍这种工艺相比拟较简朴,以是许多电极丝制造商都接纳这种要领来生产镀锌电极丝。但是镀锌后再拉丝,其最大的题目是无法控制镀层的均匀性,以是用这种工艺生产的电极丝放电性能不敷稳固,速率只比黄铜丝进步不到10%。有些品格较差的镀锌电极丝其颜色每每不是均匀的银灰色,可以看到一些浅黄色相间此中,这便是所谓"露铜"征象。这类电极丝固然代价比力自制,只比黄铜丝稍贵一些,但是接纳的人未几。

高精度加工用镀锌电极丝:这类电极丝多是接纳电镀的要领,以是可以较好的控制镀锌层的厚度,放电性能稳固,不易断丝,得当四次切割以上的细密加工。切割速率一样通常可以比黄铜丝快30%左右。

高速率加工用镀层电极丝:这种电极丝以扩散退火工艺制作,是一种复合电极丝,有较厚的含有50%的锌和50%的紫铜的镀层。这种镀层需颠末一系列的热处置处罚历程,其颜色因镀层扩散而从亮银色变为黄褐色。这种电极丝的芯为α布局而镀层则为β布局,它末了颠末一道拉伸加工通过冷压把镀层压进芯材中。扩散过的电极丝表面是多孔的,它有助于改进冲洗性。这种电极丝的切割速率是现在最快的。

高难度加工用镀层电极丝:钢芯电极丝是一种复合丝。它由钢制的芯加上中心的紫铜镀层和表面的黄铜镀层构成。钢芯在常温下的拉伸强度与黄铜丝差未几,但是随着温度的升高黄铜丝的拉伸强度敏捷低落,而钢的拉伸强度则高于黄铜丝了。但是,由于钢的导电性能欠好,因此在钢芯表面包了一层紫铜用以进步电导率。而表面的黄铜层则起到了改进冲洗性能的作用。对付难度较高的线切割加工,固然接纳较粗直径(0.30mm)的电极丝,或接纳镀锌电极丝可以使环境有所改进,但是要想到达较高的加工要求,最佳的选择便是这种钢芯电极丝了。
1、 高厚度加工:一样通常来说,当加工的工件较厚时(通常凌驾100mm以上),加工速率明显低落,并且加工面的直线度偏差会很大。此时接纳钢芯丝加工,可以明显改进速率和精度。
2、 冲水不良状态的加工:比方大斜度加工、工件厚度不规矩,变革范围较大的加工和多个工件叠加起来的加工等等。冲水不良容易造成断丝,加工速率因而降落。同时,也会导致二次放电增长,影响表面质量。
3、 工件质料难以加工:比方石墨、铜、铝合金等较难切割的质料。

超细密加工用电极丝:黄铜丝或镀层丝的直径一样通常在0.30mm至0.07mm之间。而对付一些电子、光学和钟表行业的微细零件或超细密的加工,要求电极丝的直径在0.10mm至 0.03mm。已往这种电极丝是接纳钨丝或钼丝制作的,代价非常昂贵。如今则广泛接纳高拉伸强度的钢丝(100碳钢琴线)表面加镀黄铜来制作,俗称"钢琴线"。这种电极丝的拉伸强度为一样通常电极丝的2倍,高达2000 N/mm2以上。
三、差别电极丝对加工本钱的影响

"欲工其效,先利其器"。在制造业里屡见不鲜的新设置装备部署、新东西和新质料带来的是更好的加工结果和更高的加工服从,同时也意味着更好的经济效益。行业内开始得益的总是那些熟知技能生长动向而起首接纳先辈技能的企业。这对付线切割来说也是完全一样的。随着线切割技能的不停生长和人们对服从和质量的寻求,新的高性能电极丝一定代替黄铜丝而成为市场的主角。积极的接纳高效电极丝将对线切割机用户的财政报表或竞争本领孕育发生深刻的影响。我们从以下方面来研究一下工场加工近况与加工本钱的干系:

1、工场现有设置装备部署的加工本领是否满意业务增长的必要?
设置装备部署是否24小时运行?
是否必要常常性外发加工?
是否准备添置新的设置装备部署?
要是在接纳黄铜丝的环境下,设置装备部署纵然24小时运行也不克不及满意加工需求,而不得不靠外发加工来补充,同时也在思量增长更多的设置装备部署,那么如许的工场起首可以实验换用服从更高的电极丝,大概可以马上缓解迫不及待的加工抵牾而不必一下投入太多的资金。在设置装备部署数目稳定的环境下,淘汰外发加工量还可以带来直接的效益。

2、工场线切割加工的工时费率在偕行业内处于什么程度?
这直接反应出工场的竞争本领。由于工时费率每每受行业均匀程度的制约,雷同的费率程度下,利润的多少取决于工场最大限度的进步生产服从和低落用度的本领。

3、工场对如今的加工质量满意吗?
要是恒久以来都是利用黄铜电极丝而加工质量常常出现题目,必要返工,造成延期交货,导致客户的不满,那么换上别的电极丝能不克不及进步加工精度和表面质量?对付差别的工件材质,有没有思量过选用差别的电极丝而得到有更好的加工结果?这同样会影响到工场的加工本钱和效益。

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