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电火花加工液的发展及应用

时间:2014-06-03  数控技术网  http://tech.cncproduct.com
摘 要:本文主要介绍了电火花加工液(放电加工油,电火花机油)的发展变化,类型及质量,就其使用要点和应用技术进行经验交流。

关键词:电火花加工液(放电加工油,电火花机油),模具成型加工,质量标准,特殊应用。

一 引 言

电火花成型加工已成为模具及零件三维内外型面、型腔加工的重要手段之一。在模具制造技术迅速发展的今天,深入了解电火花加工液(放电加工油,电火花机油)的相关知识,更好地选择和使用,对提高电火花成型加工整个环节的效率起着重要作用。

二 电火花加工液(亦称放电加工油、放电油,火花油),主要作用及性能

(1)低粘度:冷却性好,流动性好,加工碎屑容易排出。
(2)高闪火点、高沸点:闪火点高,不易起火;沸点高,不易汽化、损耗。
(3)绝缘性好:以维系工具电极与工件之间的适当的绝缘强度。
(4)臭味小:加工中分解的气体无毒,对人体无害,当然无分解气体最好。
(5)对加工件不污染、不腐蚀。
(6)氧化安全性要好,寿命长。
(7)价格要便宜。

我国过去一直普遍采用煤油。煤油的缺点显而易见,主要是因为闪火点低(46℃左右),使用中会因意外疏忽导致火灾,加上其芳烃含量高易挥发,加工分解出有害气体多等等原因。近年来,在引进机床的同时,也引进了国外不同类型的电火花加工液(放电加工油,电火花机油),丰富了我国油品种类。如何形成国产化电火花加工液(放电加工油,电火花机油),代替昂贵的进口油,倡导一个竞争有序的市场,是摆在我们面前的任务。

三 电火花工作液发展的三个阶段

(1)五、六十年代甚至以前开始的水基、油基两大系列并用时期,基本上使用水和一般矿物油,如煤油、变压器油等。
(2)七十年代至八十年代,开始生产电火花加工专用油,即适当的矿物油加入适量的添加剂,油中含有较多芳烃。
(3)八十年代到九十年代开始,随着环保要求提高,机床升级换代, 开始出现合成型、高速型和混合性电火花加工液(放电加工油,电火花机油)。

目前,国外电火花加工液(放电加工油,电火花机油)已进入第三代,即开始使用高速合成型。但第二代(矿油型)和第一代(煤油)仍大量的在销售市场,形成了三代用油并存的局面,日本石油公司及相配套的E.D.M设备生产企业,已形成电火花加工液(放电加工油,电火花机油)系列,质优但价格昂贵,大部分已出口,当然也高价买到我国市场。我国市场上,目前品种烦杂、质量偏低,基本上停留在国外第一、第二阶段。我们应该参照国外经验,引进国外技术,研制更高档的价廉的高速、合成型低芳烃的电火花加工液(放电加工油,电火花机油),建立完整的评价方法和产品规格,以满足市场的需要,以提高我们产品的水平。

四 电火花加工液的类质量变化

1、水基及一般矿物油型。这是第一代产品水基工作液仅局限于电火花高速穿孔加工等及少数类型使用,绝缘性、电极消耗、防锈性等都很差,成型加工基本不用。而以煤油为代表的矿物油,也逐渐被专用的矿物质型火花油所代替。如日本石油公司生产的ED电火花加工油,阿拉尔公司生产的FE、RP、A ralub Reihe,宁波润达模具润滑油有限公司生产的DY-2电火花加液等Mobil美孚、BP性如下所示:


上述表中,几种油的粘度都较低,在1.3-2.2mm2/S(40℃),具有良好的排屑性和排除积炭的作用,但闪火点偏低。而阿拉尔公司的RP粘度高到3.2 mm2/S(40℃),闪点也较高,到120 ℃,实际指标也不很理想。通常商品电火花油中加有酚类抗氧剂,色度变深;由于加工深度不太高,常含有一定量的芳烃,导致油品的安全性差,有臭味,煤油芳烃含量高(17%),对皮肤也有刺激。唯一的原因就是,矿物型产品的价格低廉,并且有一定含量的芳烃含量,对提高其加工速度有利。因而,在国内截止现在80-90年代矿物型电火花油曾占有80-90 %的市场份额。

2、合成型(或半合成型)电火花加工液(放电加工油,电火花机油)。由于矿物油放电加工时,对人体健康有影响。随着数控成型机数量的增多,加工对象的精度、表面粗糙度、加工生产率都在提高,因此,对工作液的要求也日益提高。到了80年代,开始有了合成型油,主要指正构烷烃和异构烷烃。由于不加酚类抗氧剂,因此,油颜色水白透亮,几乎不含芳烃,几乎没有异味。然而,我们国内80年代曾进行过合成型碳氢化合物——电火花加工液(放电加工油,电火花机油)的研制,由于产量低、成本高,只供少数科研,军工单位使用。我们的市场已被国外的产品占有了相当一大群客户。目前,我国三家大的生产厂商,已完全有能力生产这一部分油,而且价格低廉。缺点是合成型油不含芳烃,故加工速度稍低于矿物油型的电火花加工液(放电加工油,电火花机油),已如表2所示


说明:S为日本部石油公司S油;JET为日本ス-ハ-Jetフフ+油;A、B、C为其他国家其他产品;这一部分油在使用工艺指标(电极质量相对损耗、工件质量蚀除速度、工件表面粗糙度)均优质煤油及矿物加工液,且使用成本不高。

3、高速合成型电火花加工液(放电加工油,电火花机油)。高速合成型在合成型的基础上,加入聚丁烯等类似添加剂,旨在提高电蚀速度、提高效率。日本石油公司、瑞土、德国等公司研制加入了聚丁烯、乙烯,乙烯烃的聚合物和环苯类芳烃化合物等。电火花加工过程中,其熔融金属的温度常常达到104℃,因此,工作液必须要有良好的冷却性,迅速将其冷却。工作液闪点、沸点低,则因熔融金属温度高而蒸发的蒸汽膜,冷却金属熔融物的时间会变长。加入聚合物后,沸点高的聚合物将迅速破坏蒸汽膜,提高了冷却效率,从而也提高了加工速度。这种添加剂成本高,工艺不易掌握,通常脂肪烃类聚合物加多了,容易引起电弧现象,并不是很适用。而且日本公司推出的系列价格昂贵,客户应慎重选择使用,虽然其加工速度会提高一些。

五、电火花加工液(放电加工油,电火花机油)的使用要点

电火花加工液(放电加工油,电火花机油)由于高闪点、低粘度,能疏通放电通道,快速排渣,沉淀金属颗粒、炭粉。而且芳烃含量低,氧化安定性好,这样热稳定性更好、寿命长、使用价值高。

1 闪点尽量高的前提下,粘度要低。因为在电加工过程中,可放电的接触面距离是0.03mm-0.06mm,低粘度,油的渗透性好、导热性好,电极与工件之间不易产生金属或石墨颗粒对工件表面的二次放电,这样一方面能提高表面的粗糙度,又能相对防止电极积炭率。因此,电火花加工液(放电加工油,电火花机油)持续低粘度的保证,是要靠该产品炼制蒸馏的深度。即使加入了添加剂,也是在精密炼制工艺中加入的,而这是保证其热稳定性、氧化安定性的根本。

2 操作工艺的改进,加入混粉的工艺方法。首次尝试的,最成功的应是日本石油公司同日本Sodick、牧野等厂商的结合,生产出一些混合粉末。如硅粉、铬粉、白色粉末等。粉末的特点:
(1)通过搅拌可使加工液更均匀、更稳定实施放电。
(2)使加工表面波纹减少,尤其适合大面积的塑料模具。
(3)大型石墨电极及筋条加工时,能均匀、稳定的高速放电。
(4)实施镜面电火花成型加工时,可使精加工时间缩短20%-30%。


注:1、威氏显微硬度是从加工表面开始到0.5μm的测量数据(载荷为1kg)。

2、在每1㎝2预加工面积(Rmax7μm)上,用添加粉末加工液所需的加工时间。3、相对Rmax7μm的预加工表面,用不同添加液加工时的电极损耗长度。4、相对100L加工液,所需要的浓缩液的价格。

3 第二代电火花加工液(放电加工油,电火花机油)的使用寿命两年左右,更换周期是二年一次。当电火花加工液(放电加工油,电火花机油)陈旧时,会使加工速度缓慢,还要注意工作液的液压要调节合适。

4 在铝合金模具、陶瓷放电加工中有特殊的作用。由于铝合金、铅锡合金等材质易加工,但电蚀的碎末排渣困难,质轻且附着性好,要求电火花加工液(放电加工油,电火花机油)的粘度一定要小,这样电加工过程中,不易产生二次放电。

5 在塑性材料如碳化矽、氰化物、硼化锆等高强度陶瓷的放电加工中,使用电晶体脉冲(动)的方式来刻模放电加工,并要求在优质电火花加工液(放电加工油,电火花机油)中进行,其施与电压在100V以下,电极材料则用钝铜。

六 结束语

在日益迅速发展的锻造、压铸、冲压、塑胶模具加工技术中,电加工技术不断发展与完善,就要求对配套的电火花加工液(放电加工油,电火花机油)要会正确地选择和使用。国外虽然已用到第三代加工液,而我国电火花加工中,使用第一代、第二代已经能完全满足市场需求。我们业内人士,已经在研制更好、更经济的工作液,已取代进口油,并以合适的价格推广,在引导维护这个市场,满足市场需求,并致力为电加工事业做贡献。

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