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电火花加工在模具制造中的应用 摘要：在模具工业技术快速发展的新形势下，电火花加工是当前模具加 工的重要方法之一，并有着其它加工方法无可替代的优点。电火花加工技术已取 得了突破性的进展。它是一种直接利用电能和热能进行加工的新工艺。对于为寻 求向客户在较短的交货时间以较低的价格提供较高质量的产品的模具生产商来 说，电火花加工自动化是一个很有吸引力的。选择电火花加工技术作为特种加工 领域的一门重要技术，本文从电火花的机理与特点、影响模具电火花加工质量的 主要因素，及其在模具加工中的应用等方面入手如实论述。 关键词：电火花加工机理 电蚀 加工应用 精度 操作过程 一、引言 当今世界，日新月异，各行各业都发展很快。其中材料科学的发展和机械 行业的发展尤为迅速，这两个行业的联系也越来越紧密。其中，一个很具体的表 现就是随着材料科学的发展与进步，为了满足一些特殊情况的需要，一大批具有 高强度、高硬度、高韧性、高脆性、能耐高温等特殊性能的模具材料相继产生， 从而给传统的带来了许多新的困难与问题，用传统的加工方法难以再满足要求。 图1.1 复杂的型腔 如对具有复杂结构的工件，如复杂的型腔，凹模型孔的模具采用传统的切削方法 就往往很难实现，因而人们在生产中研究出了一些新的方法，并有一些已经被广 泛应用。其中，电火花加工加工方法就是其中之一，其在模具制造工业中被广泛 应用于型孔及型腔的加工。 二、电火花加工的机理与特点 电火花加工是在一定的介质中通过工具电极和工件电极之间的脉冲放电的 电蚀作用，对工件进行加工的方法。电火花加工的原理如下图所示。 图1.2 电火花加工原理示意图 自动进给调节装为液压油缸和活塞使工具和工件间经常保持一很小的放电 间隙，当脉冲电压加到两极之间，便在当时条件下相对某一间隙最小处或绝缘强 度最弱处击穿介质，在该局部产生火花放电，瞬时高温使工具和工件表面局部熔 化，甚至气化蒸发而电蚀掉一小部分金属，各自形成一个小凹坑。脉冲放电结束 后，经过脉冲间隔时间，使工作液恢复绝缘后，第二个脉冲电压又加到两极上， 又会在当时极间距离相对最近或绝缘强度最弱处击穿放电，又电蚀出一个小凹 坑。整个加工表面将由无数小凹坑所组成。这种放电循环每秒钟重复数千次到数 万次，使工件表面形成许许多多非常小的凹坑，称为电蚀现象。随着工具电极不 断进给，工具电极的轮廓尺寸就被精确地“复印在工件上，达到成型加工的目 的。 电火花加工能加工高熔点、高硬度、高强度、高纯度、高韧性的各种材料， 而其加工机理与切削方法完全不同，具有以下特点： 1、脉冲放电的能量密度高，便于加工用普通的机械加工方法难于加工或无 法加工的特殊材料和复杂形状的工件。不受材料硬度影响，不受热处理状况影响。 2、脉冲放电持续时间极短，放电时产生的热量传导扩散范围小，材料受热 影响范围小。 3、加工时，工具电极与工件材料不接触，两者之间宏观作用力极小。工具 电极材料不需比工件材料硬，因此，工具电极制造容易。 4、可以改革工件结构，简化加工工艺，提高工件使用寿命，降低工人劳动 强度。 三、电火花加工技术在模具加工中的应用 由于模具工业的迅速发展，随着电火花加工技术运用于模具工业，对传统 的模具加工工艺产生了很大的影响，改变了模具加工工艺流程。常规的加工方法 是在退火后进行铣削加工;然后进行热处理、磨削或电火花加工;最后手工打磨、 抛光，加工周期很长。冲模时常因淬火变形或开裂而导致报废。而电火花加工技 术可以加工淬火后的模板，避免热变形弊病和镶拼结构，既简化了模具结构，又 1 能提高模具强度与寿命。 电火花改性技术在模具表面有很大的应用，为改进模具表面的质量，利用 电火花脉冲放电产生高温的工作原理，用硬质合金如YG8等做电极材料，将硬质 合金材料熔渗到模具及易损件的工作面上，形成一层高硬度、高强度、高耐磨、 高耐温、又不剥离的硬质白色合金强化层，改变表面的物理、化学性能，是对模 具进行表面处理非常有效的方法。电火花强化层是电极和工件材料在放电的瞬间 在高温高压条件下重新合金化，而形成的新合金层，不是电极材料简单的涂覆和 堆积。合金层与基体金属之间具有