这个同题的提出是因为:
(1)硬质合金熔点高而又脆,要有足够的脉冲电流密度才能加工,但又不能用较粗的加工规准(以避免产生裂纹);采用现有脉冲电源较小脉宽的中、精规准加工时,铜、石墨等电极材料都是有较大损耗的。
(2)按现有低损耗加工的定性理论,应使峰值电流te和脉宽ti之比值te/ti≤A(A为常数,如铜加工钢时,A≤0.1 A/μs),但用这种参数的电脉冲来加工硬质合金,往往因生产率很低而无实用意义。
从电火花加工原理来说,任何导电材料都是可以加工的,也都有可能实现低损耗加工,硬质合金也不例外。但是,对硬质合金低损耗加工的条件和特征的认识还很不够,目前根据上述低损耗的定性理论,当选用te/ti≤0.01 A/μs时,具有吸附碳现象,可得到低损耗加工的效果。为了提高加工生产率,可采取提高空载电压幅值来扩大给定加工表面粗糙度条件下的火花间隙值,改善排屑条件,同时相应减少脉冲停歇时间。
采用下表中所列脉冲参数可得到较好低损耗的工艺指标。
空载电压/V |
脉宽/μs |
停歇/μs |
平均电流/A |
相对损耗θg/% |
生产率/(g·min-1) |
表面粗糙度Ra/μm |
火花间隙/mm |
80 |
512 |
100 |
4 |
14.8 |
0.0038 |
6 |
0.045 |
173 |
512 |
100 |
4.1 |
0 |
0.0037 |
6 |
|
173 |
128 |
100 |
2 |
5 |
0.002 |
6 |
|
300 |
512 |
100 |
4.5 |
0 |
0.005 |
6 |
0.07 |
注:脉冲电压波形:方波;峰值电流:te≈6 A;工作液:煤油。
硬质合金热导率较小,如钨钴类硬质合金的热导率为58.62 ~87.92 W/(m·K),钨钴钛合金的热导率一般为16.75 ~ 62.8 W/(m·K)。为了避免产生裂纹,就不能选择大脉宽的加工规准。例如,曾使用晶体管脉冲电源加工硬质合金,选择脉冲宽度800μs ,峰值电流1.5A,结果在加工表面产生严重的网状裂纹。所以在粗加工时,大都采用比较小的脉宽(例如100μs 以下)和较高峰值电流,这样就使所谓电火花加工的热影响层较薄。即使有裂纹,其深度也较浅。然后精加工时,同样选择小脉宽和较高峰值电流,就能把粗加工所产生的浅的裂纹几乎全部去掉。这样选择规准,不但可避免裂纹产生,而且表面粗糙度也较好。
裂纹对冷锻模使用寿命影响很大,所以电火花精加工后的冷锻模必须再进行抛光,以全部去掉电火花加工所产生的热影响层,否则在使用时模具就有开裂的可能。