EDM加工工艺对模具表面完整性的影响（一）

                               EDM加工工艺对模具表面完整性的影响（一）

保护模具型腔表面的完整性，是EDM工艺的一个重要方面。型腔表面光洁度的完整性，取决于EDM工艺中形成的热蚀层，这其中包括了电极与工件之间发生的电火花转移。而在这一转移过程中，施加于工件上的电流会使金属熔化和汽化，并在型腔内形成热蚀层。若要了解EDM对表面完整性的影响，必须首先了解型腔内产生的不同热蚀层。EDM影响的不仅是金属的工作面，而且也包括其下层。

热蚀层

受到EDM工艺影响的层面，被称为金属蚀变区。图1所示的金属蚀变区由两个受到热蚀的原料层构成：再铸层(或称白层)和热影响区。

 
图1 各个热影响层和再沉积层

白层是由于表面虽被加热至熔融状态，但温度并不足以使熔融物进入冲模间隙并被冲洗掉而形成的。EDM工艺会改变这一层面的金相***和其特性，这是因为该层是在冲洗过程中，由无法去除的熔融金属在绝缘液中迅速冷却并在型腔中重新固化而形成的。

该层所包含的一些可去除的颗粒，却在被冲洗出冲模间隙之前固化并重新沉积于表面。由于白层含有大量碳，因此其结构明显不同于基料。这一富碳层是由于EDM工艺中，电极和绝缘液中含有的烃类发生降解而形成的，并在材料处于熔融状态时渗入白层。

图2所示为采取EDM工艺前后，对基料的降解情况进行的元素分析。它表明，实施EDM之后的碳含量明显大于实施之前。

 
图2采取EDM工艺前后，对基料的降解情况进行的元素分析

白层以下为热影响区。该层由于经过热处理，因此富含碳的白层对其影响甚微。但由于热影响区未达到熔融温度，不足以改变材料结构，因此保留了母料中的金相***。而热影响区以下的原材料层不受EDM 工艺的影响。

微裂纹

模具中产生的大量微裂纹，一直是模具生产商非常关注的问题。如图3所示，白层中产生的微裂纹清晰可见。如果该层变得太厚，或未采用EDM精加工或抛光工艺将其去除，微裂纹就会在一些用途中导致部件过早损坏。此外，这些微裂纹也会降低材料的耐腐蚀和耐疲劳性能。所以，表面完整性应成为评价EDM技术特性的首要因素，而该技术的主要目标也是要建立可以克服该问题的工艺条件。

 
图3 横截面上所看到的白层中的微裂纹

在EDM工艺周期中由于时间效应产生的热应力，导致了微裂纹的形成。其深度一定程度上取决于EDM程序的控制，而电火花强度的增大无疑会使白层变厚，并使型腔中的微裂纹数量增多、尺寸变大。很明显，受EDM工艺影响的表面完整性如今可通过控制EDM的供电而予以控制。影响表面完整性的特定参数包括电压、电流强度、时间效应和占空比。通过控制这些参数，可以优化工艺效率，并控制粗加工、半精加工和精加工阶段的表面完整性。

由于EDM放电过程产生了白层和微裂纹，因此可以保守地认为其厚度取决于电火花的能量强度。当电火花能量减小时，我们就会看到在粗加工到精加工的工艺条件变化过程中，白层深度和微裂纹数量都逐渐减少了。

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