電火花加工用鎢銅電極性能分析
鎢銅電極密度
密度是粉末冶金材料的首要指標。密度特別是相對密度的高低標誌著材料的密實程度，孔隙的多少。相對密度越高，則孔隙度越低，孔隙越少。做為電極材料，抗燒蝕性及加工穩定性越好。表1為不同銅含量鎢銅電極材料的密度及相對密度。其中:p為合金理論密度值，r1為熱等靜壓前合金相對密度，r2為熱等靜壓後合金相對密度，△r是熱等靜壓使相對密度升高的絕對值，r3為國標GB8320一87規定的相應成分鎢銅觸頭材料的相對密度。表1表明，HIP處理使鎢銅相對密度均有較大提高，達99.0%以上，近全緻密。Cu含量越高，這種效果越明顯。所有結果均高於國標規定的相應成分鎢銅合金的要求。
表1：鎢銅電極材料的密度與相對密度
| 材料組成 | W-Cu10 |
W-Cu20 |
W-Cu30 |
W-Cu40 |
|
p |
g/cm3 |
17.30 |
15.67 |
14.31 |
13.17 |
r1 |
% |
97.85 |
97.38 |
96.96 |
96.42 |
r2 |
% |
99.36 |
99.46 |
99.38 |
99.63 |
△r |
% |
1.51 |
2.08 |
2.42 |
3.21 |
r3 |
% |
96.82 |
96.68 |
96.43 |
96.81 |
鎢銅電極導電性
表2為鎢銅電極材料的導電率。其中a1為HIP前鎢銅合金導電率，a2為HIP後鎢銅合金導電率，△a為HIP使導電率淨增加值，a3為國標要求相應成分鎢銅觸頭材料的導電率。HIP處理使鎢銅合金的緻密度有較大提高，相應地使導電性也有明顯改善。
表2：鎢銅電極的導電率m/Ω•mm2
| 材料組成 | W-Cu10 |
W-Cu20 |
W-Cu30 |
W-Cu40 |
a1 |
22.0 |
23.9 |
31.6 |
32.9 |
a2 |
23.5 |
25.6 |
34.6 |
36.8 |
△a |
1.5 |
1.7 |
3.0 |
3.9 |
a3 |
15.4 |
20.0 |
24.4 |
27.0 |
鎢銅電極硬度與強度
電極材料硬度與強度的提高使電極損耗率降低，穩定性提高。正如鍛銅電極的性能比普通的好一樣圖。HIP處理一方面使密度提高，從而提高整體硬度與強度，另一方面相當於一種加工態，這也使得強度與硬度提高，對於高Cu含量的鎢銅電極尤為明顯。表3為鎢銅電極的硬度與強度。其中T1、T2、△T分別為HIP前抗彎強度、HIP後抗彎強度及HIP使抗彎強度淨增值。HB1、HB2、HB3分別為HIP前硬度、HIP後硬度及國標中相應成分鎢銅觸頭材料硬度，△HB為HIP處理的硬度淨增值.
表3：鎢銅電極硬度與強度
| 材料組成 | W-Cu10 |
W-Cu20 |
W-Cu30 |
W-Cu40 |
T1,Mpa |
1370 |
1104 |
850 |
627 |
T2,Mpa |
1412 |
1203 |
1112 |
1112 |
△T, Mpa |
42 |
99 |
162 |
485 |
HB1 |
269 |
226 |
178 |
135 |
HB2 |
276 |
242 |
200 |
167 |
△HB |
7 |
16 |
22 |
32 |
HB3 |
260 |
220 |
175 |
140 |
鎢銅電極均勻性
對大尺寸電極而言，性能的均勻性至關重要，否則將造成局部加工性能好，局部加工性能差的性能波動。對於傳統粉末冶金工藝而言，很難獲得均勻性好的大尺寸材料。熱等壓處理則能改善材料性能的均勻性。表4為一均勻性不好的大尺寸圓環電極WCu4o經HIP處理前後的硬度與電導率變化情況。由表可見，HIP處理前，硬度與導電率資料分散度大:硬度高值達HRB75，低值只有HRB42.8;導電率高值達39.3，低值僅為27.2.經HIP處理後，資料分散性大為減小，硬度均在HRB83左右，導電率均為37 m/Ω•mm2左右，實現了整個電極性能的均勻性。
表4：鎢銅電極均勻性
| 性能 | 狀態 |
數據 |
|||||||
硬度 |
HIP前 |
42.8 |
51.8 |
82.8 |
83.0 |
83.3 |
84.0 |
85.0 |
84.9 |
HRB |
HIP後 |
81.6 |
82.0 |
82.8 |
83.0 |
83.3 |
84.0 |
85.0 |
84.9 |
導電率 |
HIP前 |
37.6 |
37.3 |
37.0 |
35.4 |
37.0 |
31.4 |
28.5 |
27.2 |
m/Ω•mm2 |
HIP後 |
36.1 |
35.7 |
37.0 |
36.8 |
36.6 |
37.1 |
36.9 |
37. 2 |
經冷等靜壓成型、熱等靜壓處理的WCu電極較普通WCu電極具有更優良的性能。熱等靜壓處理使電極的密度、導電性、強度與硬度及均勻性均有較大提高，從而提高了電火花加工時的穩定性、加工精度、降低電極自身消耗。特別是我所的大尺寸冷、熱等靜壓機為製造大尺寸、異形電極提供了可能。電極的Cu含量可根據用戶需要在swt%一SOwt%之間調整。用本工藝製造的CW80、CW75、CW70電火花加工電極經錦州高頻瓷件廠、上海司南模具廠、南京粉末冶金廠等廠家的使用，表明性能較其他電極優越的多。有關具體資料及Cu含量對WCu電極材料在電火花加工中的行為及性能影響有待進一步研究。
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