電火花加工模具鋼
1.電火花加工原理介紹常用于工模電火花加工是利用火花放電現(xiàn)象，在一秒鐘內(nèi)發(fā)生數(shù)千至數(shù)萬次放電，熔化工件，使電極形狀逆向成型。其原理如圖所示：2.什么是電火花加工變質(zhì)層？我們?nèi)庋劭梢钥吹剑娀鸹庸ぷ冑|(zhì)層是模具表面在一秒鐘內(nèi)發(fā)生數(shù)千到數(shù)萬次放電，導致大量放電痕跡的積累，俗稱白層。然而，在金相顯微鏡下觀察白層的結(jié)構(gòu)比宏觀復雜得多，從表面到內(nèi)部分為：1）熔化層；2）碳化淬火層；3）過渡回火層（如圖所示）。火花加工變質(zhì)層的清潔度受每次放電的能量控制。每次放電的平均脈沖能量越大，放電痕跡的形狀越大，加工速度和間隙越大，加工表面粗糙度越粗糙，變質(zhì)層越厚。電火花加工變質(zhì)層是一種缺陷組織，硬度極不均勻，張力大，對模具生產(chǎn)安全危害極大。為保證模具的使用壽命，在電火花加工完成后，在拋光或腐蝕模具之前，應力應回火，并徹底去除白層（包括熔化層、碳化淬火層和過渡回火層）。.影響工模鋼放電加工性能的因素3.碳及合金元素含量：C及Cr，Mo，W，V元素含量越高，電火花加工變質(zhì)層硬度越高，拋光越難去除。因此，對于需要大面積電火花加工的大型塑料模具，選擇碳和合金含量低的模具材料有助于節(jié)省拋光時間。.2硫化物夾雜及碳化物偏析當被加工的模具材料中的硫化物含量超標，或使用特別添加硫的易削模具鋼（如WNr1.2312，WNr1.2085年等。)，由于硫化物的熔點低于鋼基體，電火花加工表面經(jīng)常出現(xiàn)凹坑和一些類似微裂紋的絲痕（如下圖所示）：如果鋼中的碳化物嚴重偏析，特別是一些傳統(tǒng)的高合金冶煉鋼，如WNr1.2379，WNr1.3343.碳化物呈帶狀偏析。由于碳化物的熔點不同于鋼基體，電火花加工表面經(jīng)常出現(xiàn)一些明暗條紋。有效提高模具鋼放電加工性能的冶金方法是重熔煉鋼，提高鋼的純度，減少偏析，使鋼結(jié)構(gòu)更加均勻致密。ESR(電渣重熔)或VAR(真空電弧重熔)是目前常用的精煉工藝，經(jīng)過ESR一般來說，精煉的鋼可以減少70-80%的氫0%；氮的15-20%；硫的30-50%，細晶組織和良好的電火花加工表面可以通過快速凝固來減少偏析。LucchiniRSGroup路奇霓集團的(ESR)Eskylos6959，(ESR)Eskylos2002，(ESR)Eskylos2344HDC，(ESR)Eskylos2343HDC，(ESR)Eskylos2083Mod鋼種均可獲得理想的放電加工性能。.3.加工工件的熱處理回火溫度對電火花加工的安全至關(guān)重要。如果熱處理后工件表面有較大的熱應力，則在隨后的電火花加工中與放電加工產(chǎn)生的張應力疊加，很可能導致工件在加工過程中爆裂。一般來說，大面積放電加工是最安全的，其次是預硬或淬火 高溫回火，最大的風險因素是淬火 低溫回火。下圖顯示了不同的回火溫度WNr1.2379氏體不銹鋼常用于塑料硬模(ESR)Eskylos2083Mod如需大面積放電加工，為降低工件表面應力，建議高溫回火后放電或熱處理前粗放電，熱處理后細放電。.對于想要獲得高品位鏡面放電效果的模具，除了必須選擇高純度的模具材料外，鋼本身的方向也是一個不可忽視的因素。在鍛造或軋制等熱加工過程中，晶粒會沿長度方向延伸，表現(xiàn)出一定的方向，與木材的生長原理非常相似。因此，垂直于材料的軋制方向（即厚度方向）EDM與材料的軋制方向(即長度方向)平行進行加工EDM加工更有助于獲得理想的鏡面放電效果。.電火花加工常見缺陷4.1如果純銅電極、銅鎢合金電極純度差、雜質(zhì)和松散孔，直接導電火花加工表面會產(chǎn)生坑或碳積累，電極本身的消耗會增加；即使石墨電極在加工前看起來相對均勻，電極材料也會脫落，在加工表面產(chǎn)生放電線或碳積累。因此，必須選擇高純度、高密度的電極材料進行精加工，必要時用顯微鏡檢查電極表面；此外，在加工前應掌握電極的極限光潔度。.2積碳/弧電火花加工過程中排屑不良阻礙了絕緣層的恢復，使得放電后連續(xù)二次放電稱為積碳/弧。這種電火花加工缺陷一般出現(xiàn)在模具角、深腔底部等位置，往往對模具造成致命損壞；因此，必須設(shè)置合理的電火花加工工藝，如減少落刀時間（JD），延長脈沖電流停止時間（OffTime），提高提刀距離（JU），加強沖液，防止積碳/打弧。只有高效的排屑才能得到高速穩(wěn)定的加工。.3.微裂紋電火花加工變質(zhì)層的熔化再凝固過程，內(nèi)部應力有時膨脹收縮，凝固過程中產(chǎn)生的球形結(jié)晶，是微裂紋的罪魁禍首。在后續(xù)的模具試驗和大規(guī)模生產(chǎn)過程中，電火花加工變質(zhì)層表面的微裂紋在外應力作用下容易膨脹，導致模具開裂早期失效。因此，必須設(shè)置合理的電火花加工工藝，如高頻、低電流放電，以減少刀的時間（JD），提高提刀距離（JU），加強沖液，提高變質(zhì)層質(zhì)量，減少微裂紋。
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