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电火花加工用石墨电极

发表时间:2023-12-14 访问量:2242

电加工石墨电极的优点


近年来,材料的电加工方法在工业上得到了广泛的应用。材料电加工方法的特点是:加工时材料的破坏或排除、材料的迁移以及材料形状的变化或者组织改变是在电能直接作用于加工部位时发生的,而无须预先使电能转换成机械能或者其他形式的能。

金属电加工方法可分为基于电流热作用的电热方法和基于电流化学作用的电化学方法两类,电镀、阴极腐蚀、电化学氧化和电化学着色、电解除油、电化学磨削、电解加工等属于电化学方法;而熔炼、电液加工、电火花加工、电弧焊接、电弧切割等属于电热方法。石墨制品用做电加工电极具有如下优点:

(1)线膨胀系数低,大约是铜的1/6,使用中不变形;

(2)对被加工机件材料的蚀除率高;

(3)电极自身损耗率低,加工精度高;

(4)电极材料易于机械加工;

(5)石墨电极材料资源广,成本低。


电加工石墨电极的制造

制造石墨电极的主要原料是焦炭。由于碳在正常压力下、在氧气中是一种难熔易燃物质,并在3500℃以上直接升华,因此,它不能像金属那样釆用熔铸或锻压的方法来制造,炭素材料的性质决定了它的特殊制造工艺。

将原料焦炭(石油焦、沥青焦)破碎成小块,装入煅烧炉在1100-1300℃高温下煅烧,排除轻馅分有机挥发物,使焦炭达到预先收缩。将煅烧后焦炭磨成不同程度等级的细粉,按工艺规定配方投入混合锅内,以熔化沥青作为黏结剂进行加热混合,混合后料糊在轧辐机上辐压成片,冷却后再度磨成细粉,并投入压力机阴模内压制成型(毛坯)。将毛坯装入焙烧炉在隔绝空气的条件下焙烧至1300℃左右,目的是使黏结剂热分解,脱氢焦化,从而使毛坯焦固成坚实的整体。这一焦化过程产生了较多的气孔,因此还需要装入高压真空气中强迫浸渍沥青液。第二次进行焙烧使沥青焦化,密度比这一次焙烧大大提高,但还有一定气孔率,根据要求可如此进行多次浸焙。最后将浸渍毛坯进行石墨化。石墨化的方法是以毛坯本身为电阻,通电加温至2500℃以上。它与焙烧一样,是一种隔绝空气的“热处理过程”。根据对制品某些性能特殊要求,在各工序还可以釆取不同的工艺辅助手段。

本节主要介绍电火花加工和电解加工及电解成型磨削用石墨电极的性能及其使用。至于电弧气刨用炭棒和熔炼用炭石墨电极等按习惯的分类方法将在其他章节介绍。


电火花加工原理

由于石墨比其他材料价格便宜,机械加工性能好以及损耗小等,因此广泛用作电火花加工的电极材料。据报道,美国的电火花加工用电极材料约75%采用人造石墨。

众所周知,电火花加工是电极间脉冲放电时电火花腐蚀的结果。电火花腐蚀的主要原因是电火花放电时,火花通道中瞬时产生大量的热,足以使电极表面的金属局部熔化,甚至汽化蒸发而被蚀除下来。要使电火花腐蚀原理用于金属材料的加工,满足被加工零件的精度、光洁度、生产率等的要求,还必须解决下列问题。

(1)必须有足够的火花放电强度,否则金属只是发热而不能熔化或汽化。

(2)火花放电的时间必须极短,且是间歇性的(脉冲性的)瞬时放电。因为只有在很短的时间产生大量的热能,才能使热量来不及传导扩散到其他部分,从而能局部地蚀除金属。每一脉冲延续的时间一般应小于0.001s。否则,像电弧放电那样,必然会使整个工件发热,表面“烧糊”,而这只能用于切割或电焊,无法用于尺寸加工。

(3)必须把电火花加工后的金属小屑等电蚀产物不断从电极间隙中排除出去,否则加工过程将无法继续下去。

上述问题可通过下列方法解决:

(1)周期性地利用电容器缓慢充电,快速放电,把积蓄起来的电能在电极间隙内瞬时放出,即用脉冲发生器把电流转换为脉冲电流。

(2)使火花放电过程在不导电的液体(如煤油、机油)中进行,以利于抛出电蚀下来的产物。


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