電火花機(jī)表面改性大多是利用電火花機(jī)加工時(shí)電極發(fā)生損耗的特點(diǎn),使電極材料轉(zhuǎn)移到被加工材料表面,從而形成高硬度、高耐磨的涂層,通常是利用工作液煤油中熱分解出來的碳微粒與迅速損耗而脫落的電極材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng),形成碳化物堆積在工件表面上。要實(shí)現(xiàn)這種形式的電火花機(jī)表面改性,工具電極應(yīng)選用熱導(dǎo)率低的材料,使其能產(chǎn)生較大損耗,同時(shí)電極材料應(yīng)比較容易形成硬質(zhì)碳化物。
目前,電火花機(jī)表面改性主要采用幾種材料的固體電極,如Si電極、Ti電極或W電極,或采用多種粉末材料制成的壓結(jié)體或燒結(jié)體電極,所用粉末材料包括Al、Ti、W、Ti和Al混合粉末、WC、TiC以及陶瓷和結(jié)合劑(如WC+Co、WC+Fe、WC+TiC+Co、TiC+Co、VC+Co)等。使用這樣的電極進(jìn)行電火花機(jī)加工,可在加工表面形成一層或多層具有不同機(jī)械性能的涂層。選用粉末材料制備電極時(shí),粉末的粒度對(duì)電極的制作工藝及成本、改性表面的粗糙度等有很大影響。
2、普通電火花加工用工具電極材料
(1)石墨石墨具有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和可加工性,是電火花加工中廣泛使用的工具電極材料。石墨有不同的種類,可按石墨粒子的大小、材料的密度和機(jī)械與電性能進(jìn)行分級(jí)。其中,細(xì)級(jí)石墨的粒子和孔隙率較小,機(jī)械強(qiáng)度較高,價(jià)格也較貴,用于電火花機(jī)加工時(shí)通常電極損耗率較低,但材料去除率相應(yīng)也要低一些。市場(chǎng)上供應(yīng)的石墨等級(jí)平均粒子大小在20μm以下,選用時(shí)主要取決于電極的工作條件(粗加工、半精加工或精加工)以及電極的幾何形狀。工件加工表面粗糙度與石墨粒子的大小有直接關(guān)系,通常粒子平均尺寸在1μm以下的石墨等級(jí)專門用于精加工。K.L.Aas用兩種不同等級(jí)的石墨電極加工難加工材料上的深窄槽,比較了它們的材料去除率和電極損耗率。研究結(jié)果表明,石墨種類的選擇主要取決于具體的電火花機(jī)加工對(duì)材料去除率和電極損耗率哪方面的要求更高。
與其它電極材料相比,石墨電極可采用大的放電電流進(jìn)行電火花加工,因而生產(chǎn)率較高;粗加工時(shí)電極的損耗率較小,但精加工時(shí)電極損耗率增大,加工表面粗糙度較差。石墨電極重量輕,價(jià)格低。由于石墨具有高脆性,通常難以用機(jī)械加工方法做成薄而細(xì)的形狀,因此在精細(xì)復(fù)雜形狀電火花加工中的應(yīng)用受到限制,而采用高速銑削可以較好解決這一問題。
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