EDM加工工艺对模具表面完整性的影响（二）

                                                   EDM加工工艺对模具表面完整性的影响（二）

工件的特性

影响模具表面完整性，不仅包括电火花强度，而且也包括被加工金属的导热系数。导热系数高的金属，产生的白层通常比导热系数低的要薄，而且微裂纹也少。

这一现象是由于高导热系数的金属表面的能量耗散所致。据此，我们可以认为铜合金的高导热系数和韧性，会使热影响区减小，产生的微裂纹减少。相反，在采用导热系数低的材料(如工具钢)时，由于在原料将能量释放到周围区域之前，火花区的电火花强度仍将保持较长时间，因此会产生较厚的热影响层和较多的微裂纹。

燃烧的碳化物会带来另一问题，即模具材料会变得异常脆弱，且热裂解程度高于其它材料。有些人认为该材料的电导率高，但是含有碳化钨或碳化硅颗粒的碳化物需要用钴粘结剂进行粘剂。正是这种具有高电导率的钴粘结剂，成为EDM工艺的影响区域，而非碳化物本身。电火花产生的能量，会使粘结剂裂开，从而使碳化物颗粒掉入冲模间隙。

表面光洁度和完整性

作为表现型腔质量的两个不同因素，表面光洁度和表面完整性都是模具所具有的重要特性。影响型腔内各个层面的机器参数，也同样影响着表面光洁度。图4 表明了EDM工艺中，电流强度和时间效应对表面光洁度的影响。

 
图4 EDM工艺中，电流强度和时间效应对表面光洁度的影响

使用的电极材料是另一项影响因素。电极材料对型腔内各层面的表面完整性影响很小，但却对型腔表面的光洁度起着重要作用。通过改善型腔的表面光洁度，可以降低生产成本、交货时间，并提供优质模具。经过EDM精加工的模具，可以直接在储罐外使用;而其它模具由于需要抛光或刻蚀，因而产生附加成本。采用高频EDM程序，可以在电流强度低和时间效应短的情况下进行精加工。电极材料的质量与EDM程序共同决定了加工效果。若不考虑EDM程序，则型腔的表面性能可反映出加工型腔的电极材料的质量。

材料所含的颗粒尺寸及相应的孔径，对于其具有良好的表面光洁度非常重要。若由于电极材料的结构而无法使模具具有特定的表面光洁度，则EDM设备在运行时就永远无法达到所期望的表面光洁度。

图5中列出了两种具有同样机器参数的材料的表面光洁度。其中，具有良好结构的材料拥有较光滑的表面，达到预期的加工效果也无须依赖抛光工艺。

 
图5 两种具有同样机器参数的材料的表面光洁度

微观结构差的电极材料(如颗粒形状大或不规则)，会由于不同程度的磨损而使开腔表面变得不均匀。由于多型腔模具中的型腔表面光洁度应保持一致，因此这种情况对该模具变得尤为关键。若采用石墨电极材料，则应严格确保所有电极的质量一致。由于各个厂家提供的石墨牌号的耐磨损性不同，因此EDM设备有可能达不到程序设定的表面光洁度。这种情况，在用各种电极材料生产或用EDM设备制造模具时颇为常见。

局限性

由于表面光洁度和表面完整性影响了模具质量，因此必须了解EDM在这两个方面的局限性。尽管在当今的EDM工艺中，能采用标准技术和设备进行精密加工，然而在优化工艺方面，常规手段还是压倒了这些技术。

如果不知道如何计算白层厚度、不了解电极材料对EDM工艺的影响，那么对优化工艺的尝试可能会导致优质部件性能下降甚至毁坏。

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