防锈铝合金的电火花线切割加工工艺

金属狂人

摘要：电火花线切割加工防锈铝合金时，电极丝极易粘附氧化铝，馈电块磨损及腐蚀特别严重，影响加工零件的表面粗糙度及加工的稳定性和精度。探讨了有效控制馈电块磨损及腐蚀、提高加工效率与质量的措施和方法。 , a0 J) O. V1 }0 f 关键词：线切割加工；防锈铝合金；电极丝；馈电块 1 j* j# E- G8 v8 E& X# o$ u6 v 由于防锈铝合金具有特殊的理化性能，故在电火花线切割加工时存在着较多的问题。如：电蚀物（即氧化铝）易粘附在电极丝上；电蚀物颗粒较大，加工间隙易堵塞等。加工时间长，电极丝上粘附的氧化铝（AL2O3）越多，而氧化铝的导电性能极差，此时将影响电极丝的放电性能，并使馈电块加速磨损。另外，在切割防锈铝合金时，还可发现电极丝与馈电块间时有火花产生。针对上述问题，现从几个方面来探讨减轻馈电块腐蚀、改善加工表面粗糙度、提高加工稳定性和精度的措施。 ) b% M3 c; \& E9 L7 K% T. j1 W; _ " m# A: v% u; s$ A( s! J- F% ~5 z1 加工屑粘附到电极丝上的原因分析 5 e- s0 {2 w; i# {% E3 w B（1）脉冲电源参数搭配不当 % c! s7 f" B9 ]/ z4 `电火花线切割加工时，间隙击穿后的初期主要为火花放电，其蚀除过程主要以汽化蒸发的形式进行。随着时间的延长，放电形式便从火花放电转为过渡电弧放电，此时的蚀除过程主要是通过热作用和放电柱对放电痕产生的压力来进行。放电柱对放电痕产生的压力越高，其熔融物抛出的速度就越高，在冷却介质中形成的球状加工屑的直径就越小。计算表明，放电点的压力P与放电峰值电流Im成正比，与放电时间T成反比。当Im确定后，P随时着T的增加而减少，从而使加工屑的直径及体积变大，导致加工屑的热惯性增大即不易冷却。因此，较宽的脉冲宽度易产生较大的加工屑，并易粘附到电极丝上。 , x# ]2 i \7 Y% @+ t% z0 B! s 如脉冲宽度较窄但间隔过小的话也会产生较大的加工屑。这是因为脉冲间隔过小会造成消电离不充分，此时很可能出现某个通道处连续多次的放电。由于该处每次击穿前的绝缘强度不断降低，故通道直径就可能变大，相应的电流密度就会变小，结果造成放电柱对放电痕的压力下降，从而产生较大的加工屑。由于氧化铝与钼丝的亲合作用较强，故电极丝上极易粘附这些较大的加工屑。 ( J, r* z( L5 @, B ! ]* N6 n% ~! I( b: s（2）放电间隙的冷却状况差 ) V b+ ~4 n6 D% A7 w, _ 7 R4 ]8 ~. L" J. P* i- s在相同脉冲参数条件下，加工厚工件要比加工薄工件易产生烧伤点。其原因是工件厚度的增加会导致间隙冷却状况不良，最恶劣的间隙状况在电极丝的出口处。该区域冷却液少、气体多，还有大量的加工屑要排出，因而间隙绝缘强度很差，大量的放电几乎都是在气体中进行。此时的放电柱直径要比液体中大得多，其电流密度相应减小，对放电痕的压力下降，结果产生较大的加工屑。在冷却条件差的情况下，这些较大的加工屑有可能呈熔融或半熔融状态，当它们撞击到电极丝上就有可能粘附上去。另外，由于电极丝的出口处加工屑多，易产生频繁的二次放电，在冷却条件差的时候电极丝的温度就会升高，这也增加了粘附加工屑的可能性。 ' f- J# I; h& j " P' ]9 g! f% h& \$ L加工屑粘附到电极丝上后，会出现以下问题：①加工不稳定；②加工间隙易堵塞；③短路、断丝；④工件表面粗糙度值高；⑤馈电块磨损加剧；等等。 2 加工屑粘附到电极丝上的解决措施 8 }( v9 F1 H' v& z6 n0 a4 O 解决加工屑粘附到电极丝上的问题，可从改善间隙冷却条件和放电柱对放电点施加的压力来着手，可采取以下措施： ! A6 {* X+ l7 Z5 n （1） 工作液的选择及防护 7 C* `/ T7 V6 H目前常采用DX-1乳化液的水溶液作为线切割加工工作液，常规比例是1：10（乳化液1份，水10份），而加工防锈铝合金时宜彩用3：8的比例。为了保持工作液的清洁，使其正常有效地工作，并延长工作液的使用期，可将一块5mm厚的海绵（其大小根据工件而定），置于工作台面两夹具之间。这样可避免残屑流入水箱，保持工作液的畅通，减少电极丝上加工屑的粘附。另在上线架后端槽中加一块海绵，高速往返的电极丝经海绵摩擦，可去掉一部分粘附的氧化物，同时减少钼丝抖动，更好地保证放电通道的畅通，确保脉冲电源效率的正常发挥，同时也减少对馈电块的磨损。对海绵垫要进行定期的清洗或更换，电极丝、馈电块和导轮也要定期用煤油或汽油在空运行时进行清洗，清洗时将回水管拿出水箱，避免残屑流入工作液中。 （2） 检查工作液的流量 线切割加工时，工作液的上下喷水量应均匀，以便及时把蚀除物排除。加工前首先打开油泵电机，检查上下喷嘴是否堵塞、工作液是否充分畅通。如工作液不畅通就要检查原因，如出水管、上下喷嘴旋转方向等，直到水流正常为止。 ) N3 B- H# G3 m$ u& p 3 J O3 q8 m( \( K* X+ s. ^! {" e（3） 改进馈电块 6 W A0 a2 S4 X 4 s& a. Z' M" t9 Z为了延长馈电块的寿命、降低成本、提高生产率，可对馈电块进行改进。馈电块是在导电块上焊一块厚3mm、￠15mm的硬质合金块。 |1 [9 m8 S1 U# s/ [! }, m ) g# ~5 R: p2 x( ]) i- ]2 R馈电块一般是固定的或不可调的。实践中，对馈电块进行了改进。采取的主要措施有：①变固定的馈电块成活动的馈电块：适当减小硬质合金的公差尺寸，使导电块与硬质合金的双边间隙为0.10～0.20mm（间隙配合），将硬质合金块置于铜套里面，按要求的配合尺寸不需焊接，变固定的馈电块成活动的馈电块，持续切割50～70h，将硬质合金旋转一个方向后继续使用；②适当增加硬质合金的厚度：硬质合金￠15mm的大小是不变的（成形），但可将厚度增加0.2mm。既可使电极丝与馈电块接触良好，又不会使馈电块失去弹性，还可减少馈电块上下的跳动距离，使馈电块的磨损减小。 ' n; D6 A9 r% O: a* @. l实际加工表明，改进后的馈电块可持续切割防锈铝合金3个月，寿命提高8～10倍，降低了加工成本，提高了经济效益。 （4） 优化电火花加工参数 % q" [5 i/ a2 l6 }/ W. X提高脉冲电源的空载电压幅值，减少加工屑粘附到钼丝上的可能性；选择适当的脉冲方式、功放管数量及进给速度。如电规准选择不当、跟踪不良，轻者将影响加工质量，重者将造成短路、断丝。 : Q3 y" [: V; ^6 ] 3 结束语 9 x$ L& i$ D3 z- T 0 u$ j( g/ L; E; n, z在电火花线切割加工防锈铝合金时，从工作液的再次过滤、工作液的比例搭配、馈电块的改进及根据不同材料选择最佳的电规准搭配等方面进行了优化考虑，达到了较理想的效果。以上措施不仅适合于防锈铝合金的加工，对一些较特殊材料的线切割加工也有一定的参考价值。