为何在模具的EDM加工过程中会产生所谓的“砂孔”?这一现象被普遍关注,尤其在模具行业内的实际操作中。
现象一:在EDM放电后,工件表面出现的“砂孔”情况。
明确地讲,这种“砂孔”并非钢料品质问题,而是由于EDM不畅、铁屑拉弧所引起的“打火”现象。这种情况最常见于铜公(石墨)电极与模具的成型面之间的位置。其特征为大体呈圆弧形、外大内小、呈熔融状,并伴有黑色烧焦痕迹。
现象二:除了放电面外,其他地方也出现了“砂孔”。
这主要是由于排屑不畅和火花液污染所引发的电化学反应,进而产生的电腐蚀现象。这种缺陷更常出现在盲孔、凹槽和火花液流经的位置。其特征同样为圆弧形、外大内小、熔融状。对于模具制造行业的人员来说,这样的现象——即电火花加工在其它地方也造成洞孔——往往难以理解。
一、EDM是什么
EDM是Electrical Discharge Machining的英文缩写,这是一种利用脉冲放电时产生的电蚀作用来去除导电材料的特种加工方法。该方法由苏联学者拉扎连科夫妇在1943年研究发明,并随着脉冲电源和控制系统的改进而逐渐发展壮大。
二、EDM的工作原理
a. 工具电极与工模分别连接至脉冲电源的两极,并浸入工作液中或使工作液充入放电间隙。
b. 通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的距离达到一定值时,两极间的工作液被脉冲电压击穿,引发火花放电。
c. 在放电的微小通道中瞬间集中大量热能,温度可迅速升至一万摄氏度以上,同时压力急剧变化,导致局部微量的金属材料熔化、气化并式至工作液中,随后迅速冷却固化成金属微粒,被工作液带走。
d. 这会在工件表面留下微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇后,两电极间的工作液恢复绝缘状态。
e. 随后,新的脉冲电压在两电极相对接近的另一位置击穿工作液,再次引发火花放电,重复上述过程。
三、EDM的主要应用与注意事项
用途:
- 用于加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件。
- 处理各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等。
- 深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等。
- 制造各种成形刀具、样板、螺纹环规等工具和量具。
潜在问题及注意事项:
- 加工后可能产生的表面变质层(俗称“白层”),在某些应用中需进一步处理。
- 因其他因素如短路“打火”和电解质腐蚀可能导致“砂孔”现象。
- 工作液的净化及加工中产生的烟雾污染处理较为棘手。
四、EDM加工特性详解
a. 关于EDM加工速度与表面质量
在电火花机加工中,通常采用粗、中、精分档加工方式。粗加工时采用大功率、低损耗的策略,而中、精加工时虽然电极相对损耗较大,但因余量较少,所以总体电极损耗极小。这可以通过控制加工尺寸来进行补偿,或在不影响精度要求时忽略这一损耗。
b. 电火花碳渣的产生与排除
电火花机加工需要在产生碳渣和顺利排除碳渣的平衡条件下进行。实际操作中常需牺牲部分加工速度以确保碳渣的顺利,如在中、精加工时采用高电压和大脉波等策略。加工面形状的复杂性也会影响碳渣的排除。因此需要积极创造良好的排渣条件,并采取相应措施来处理这一问题。