电火花加工用钨铜电极性能分析
钨铜电极密度
密度是粉末冶金材料的首要指标。密度特别是相对密度的高低标志着材料的密实程度，孔隙的多少。相对密度越高，则孔隙度越低，孔隙越少。做为电极材料，抗烧蚀性及加工稳定性越好。表1为不同铜含量钨铜电极材料的密度及相对密度。其中:p为合金理论密度值，r1为热等静压前合金相对密度，r2为热等静压后合金相对密度，△r是热等静压使相对密度升高的绝对值，r3为国标GB8320一87规定的相应成分钨铜触头材料的相对密度。表1表明，HIP处理使钨铜相对密度均有较大提高，达99.0%以上，近全致密。Cu含量越高，这种效果越明显。所有结果均高于国标规定的相应成分钨铜合金的要求。
表1：钨铜电极材料的密度与相对密度
| 材料组成 | 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 |
钨铜电极导电性
表2为钨铜电极材料的导电率。其中a1为HIP前钨铜合金导电率，a2为HIP后钨铜合金导电率，△a为HIP使导电率净增加值，a3为国标要求相应成分钨铜触头材料的导电率。HIP处理使钨铜合金的致密度有较大提高，相应地使导电性也有明显改善。
表2：钨铜电极的导电率m/Ω·mm2
| 材料组成 | 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 |
钨铜电极硬度与强度
电极材料硬度与强度的提高使电极损耗率降低，稳定性提高。正如锻铜电极的性能比普通的好一样图。HIP处理一方面使密度提高，从而提高整体硬度与强度，另一方面相当于一种加工态，这也使得强度与硬度提高，对于高Cu含量的钨铜电极尤为明显。表3为钨铜电极的硬度与强度。其中T1、T2、△T分别为HIP前抗弯强度、HIP后抗弯强度及HIP使抗弯强度净增值。HB1、HB2、HB3分别为HIP前硬度、HIP后硬度及国标中相应成分钨铜触头材料硬度，△HB为HIP处理的硬度净增值.
表3：钨铜电极硬度与强度
| 材料组成 | 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 |
钨铜电极均匀性
对大尺寸电极而言，性能的均匀性至关重要，否则将造成局部加工性能好，局部加工性能差的性能波动。对于传统粉末冶金工艺而言，很难获得均匀性好的大尺寸材料。热等压处理则能改善材料性能的均匀性。表4为一均匀性不好的大尺寸圆环电极WCu4o经HIP处理前后的硬度与电导率变化情况。由表可见，HIP处理前，硬度与导电率数据分散度大:硬度高值达HRB75，低值只有HRB42.8;导电率高值达39.3，低值仅为27.2.经HIP处理后，数据分散性大为减小，硬度均在HRB83左右，导电率均为37 m/Ω·mm2左右，实现了整个电极性能的均匀性。
表4：钨铜电极均匀性
| 性能 | 状态 |
数据 |
|||||||
硬度 |
HIP前 |
42.8 |
51.8 |
82.8 |
83.0 |
83.3 |
84.0 |
85.0 |
84.9 |
HRB |
HIP后 |
81.6 |
82.0 |
82.8 |
83.0 |
83.3 |
84.0 |
85.0 |
84.9 |
导电率 |
HIP前 |
37.6 |
37.3 |
37.0 |
35.4 |
37.0 |
31.4 |
28.5 |
27.2 |
m/Ω·mm2 |
HIP后 |
36.1 |
35.7 |
37.0 |
36.8 |
36.6 |
37.1 |
36.9 |
37. 2 |
经冷等静压成型、热等静压处理的WCu电极较普通WCu电极具有更优良的性能。热等静压处理使电极的密度、导电性、强度与硬度及均匀性均有较大提高，从而提高了电火花加工时的稳定性、加工精度、降低电极自身消耗。特别是我所的大尺寸冷、热等静压机为制造大尺寸、异形电极提供了可能。电极的Cu含量可根据用户需要在swt%一SOwt%之间调整。用本工艺制造的CW80、CW75、CW70电火花加工电极经锦州高频瓷件厂、上海司南模具厂、南京粉末冶金厂等厂家的使用，表明性能较其他电极优越的多。有关具体数据及Cu含量对WCu电极材料在电火花加工中的行为及性能影响有待进一步研究。
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