石墨電極在鎂鋁合金壓鑄模具中的應(yīng)用

郭艷麗++王艷芳

摘要： 作為一種新型的EDM材料，石墨憑借著眾多的優(yōu)越性而日益受到模具加工業(yè)的青睞。本文介紹了石墨電極材料的特性，石墨電極與銅電極的性能對比，石墨電極的CNC加工技術(shù)和石墨電極在壓鑄模具中的應(yīng)用狀態(tài)，指出石墨電極在模具制造中具有十分廣闊的前景，值得我們特別關(guān)注。

Abstract： As a kind of new EDM materials， graphite with many advantages is increasingly favored by mold processing industry. This paper introduces the characteristics of graphite electrode materials， performance comparison of graphite electrode and the copper electrode， graphite electrode application state of CNC processing technology and graphite electrode in die casting die， points out that the graphite electrode has very broad prospects in die manufacturing， and deserves our special attention.

關(guān)鍵詞： 石墨電極；鎂鋁合金；壓鑄模具

Key words： graphite electrode；magnesium alloy；die casting mould

中圖分類號：TG249.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）12-0030-02

0 引言

近年來隨著精密模具及高效模具的推出，人們對模具制作的要求越來越高。由于銅電極自身條件的限制，目前其已不能滿足模具行業(yè)的發(fā)展要求。石墨作為一種新型的EDM材料，憑借著眾多的優(yōu)越性而日益受到模具加工業(yè)的青睞[1，2]。在此，本文以石墨電極在壓鑄模具中的應(yīng)用為例，為大家介紹一下石墨電極的特性及具體應(yīng)用價值。

1 石墨電極材料特性

石墨是采用石油焦炭為骨料，以煤瀝青為黏結(jié)劑，經(jīng)過破碎、配料、混捏、成型、焙燒、浸漬和石墨化而產(chǎn)生的非晶體材料。由于石墨結(jié)構(gòu)特殊，使得它具有良好的導(dǎo)電性及化學(xué)穩(wěn)定性，在高溫狀態(tài)下機械強度高、抗震性好。實踐證明，石墨的CNC加工性能及放電性能都比銅要好。

2 石墨電極與銅電極性能對比

衡量電極性能的標準主要有五大要素，它們分別是加工速度、抗損耗性、加工表面光潔度、可加工性和材料成本。選擇好的電極材料要考慮這五個因素的總體性能，全面評估其材料的可用性。下面是兩種電極在這五個元素中的對比情況。

2.1 加工速度 銅的熔點約為1000℃，其單位面積電流最大值5A，故使用銅電極加工模具時由于受銅的單位面積電流最大值的影響而加工速度慢；石墨的熔點約為3650℃，其單位面積電流最大值并不比銅高多少，但因為其熔點高，總的電流量的允許值可以以放得很大，因此它可以進行大電流加工，加工速度可以達到銅的1.5～3倍。

2.2 抗損耗性 銅電極熔點低，故它在電流增大時損耗也隨之增大；而石墨電極的熔點很高，故它在電流增大時損耗卻減小，甚至可以達到零損耗甚至負損耗。

2.3 加工表面光潔度 銅電極加工出的工件粗度較均勻，光潔度較高，配合特定機臺甚至可以加工出鏡面；而石墨電極加工出的工件表面有許多細小顆粒，加工光潔度較差，無法加工表面要求較高的工件。

2.4 可加工性 銅的塑性較好，加工時不易崩角，但熱穩(wěn)定性較差，電極變形較大，不易加工薄長電極且機加工速度較慢；石墨電極變形小，適合高精度及薄長電極的機加工且機械加工速度快（約為銅的3～5倍）。

2.5 材料成本 石墨的單價要比銅貴很多，同重量的石墨其價格約為銅的10倍，但因為石墨密度僅為銅的

1/5，所以若按單為面積計算，石墨價格應(yīng)為銅的2倍。

通過以上對比，我們可知銅電極適合加工中小型面積、面粗度要求較高的工件；而石墨則適合于加工各種面積粗度要求較低、電極加工精度較高、材料單位價格較高但加工速度快之工件。綜合來看，石墨電極的適用性廣泛且總成本低，適合大力推廣，但一些高面粗度要求的工件仍需要用銅電極加工。

3 石墨電極在壓鑄模具中的應(yīng)用狀態(tài)

石墨電極在壓鑄模具中的應(yīng)用狀態(tài)，從應(yīng)用到某手機整個模仁的放電加工中與銅電極相比，如表1所示。

從表1中我們可以看出在實際運用中石墨電極加工時間是銅電極的1/2且精度較高，加工速度是銅電極的1.5倍。加工的面粗度石墨電極沒有銅電極的好，但也滿足要求。因此使用石墨電極，可以使模具的交貨期大大縮短，成本也大幅度的降低。據(jù)統(tǒng)計，如果完全使用石墨電極來進行模具加工，小型模具每套可以節(jié)省成本15000元，中性模具每套可以節(jié)省50000元，大型模具模具可以節(jié)省85000元。

電極要達到好的加工效果與放電條件的設(shè)定密不可分，石墨電極的間隙值一般為0.11mm，在這樣的間隙條件下加工可以有效提高放電速度。其次，石墨電極在放電加工中要充分利用其熔點高的特性來提高放電電流，從而使放電速度提升，損耗下降[3，4]。再次，要運用定時加工的方法來避免用石墨電極進行精加工時常會出現(xiàn)放電速度慢、損耗大的問題。

4 結(jié)語

鑒于石墨電極的眾多優(yōu)越性，目前世界各地都在大力推廣使用，如美國其石墨電極與銅電極的應(yīng)用比例達到9：1。尤其是在沖壓模具制造上，因面粗糙度要求不是很高，所以90%以上的電極可以采用石墨電極加工。不僅在沖壓模具上，在其他模具中石墨電極的應(yīng)用優(yōu)勢也很大，因為在模具制造上，CNC加工、放電加工和電極加工三項加工占制造成本和時間的十之八九，而且石墨電極在CNC和放電加工這兩項上都有明顯的優(yōu)勢，再加上石墨適合做大電極，因此在大多數(shù)模具加工上都有優(yōu)勢，石墨電極在未來將會涉足的大型汽車模具加工上也會有很廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻：

[1]雷臥虎.電火花加工的石墨電極應(yīng)用[J].模具制造，2007，03.

[2]譚林海，羅正斌，陳志明.模具制造技術(shù)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.

[3]楊永茂.電火花成型加工中石墨電極的應(yīng)用[A].第六屆全國電加工學(xué)術(shù)年會論文集[C].1989.

[4]武云霞，黃素真，王成勇.石墨電極電火花加工工藝與電火花機床的適應(yīng)性研究[J].模具工業(yè)，2007（07）.endprint