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电火花线切割加工表面粗糙度及其主要影响因素

提示:

电火花线切割加工是利用放电能量的热作用使工件材料熔化、蒸发以达到尺寸加工的目的。由于线切割的工作液具有介电作用,因此在加工过程中还伴有一定的电解作用。切割时的热作用和电解作用使加工表面产生变质层,致使电火花线切割加的模具发生早期磨损,缩短了模具的使用寿命。 (1)表面形貌电火花线切割的加工表面从宏观上

    电火花线切割加工是利用放电能量的热作用使工件材料熔化、蒸发以达到尺寸加工的目的。由于线切割的工作液具有介电作用,因此在加工过程中还伴有一定的电解作用。切割时的热作用和电解作用使加工表面产生变质层,致使电火花线切割加的模具发生早期磨损,缩短了模具的使用寿命。
    (1)表面形貌
   电火花线切割的加工表面从宏观上盾是带有切割条纹的,但又无机械切削那明显切痕的表面。切割条纹的深度和条纹之间的宽窄主要与放电能量、电极丝的走丝方式、张力的振动的大小以及工作液、机床精度、进给方式及进给速度等因素有关。高速走丝的条纹一般较低速走丝的条纹明显,使用乳化油的水溶液还容易形成黑白相间的条纹。
    从微观来看,加工表面是由许多放电痕重叠而成的。因为在加工中每次脉冲放电都在工件表面形成一个放电痕,连续放电使放电痕相互重叠就形成了无明显切痕的表面。放电痕的深度和直径主要决定于单个脉冲放电能量和脉冲参数。
    (2)表面变质层
    电火花线切割表面变质层与工件材料、工作液和脉冲参数有关。
    ①相组织及元素成分:由于火化放电的热作用使材料急剧加热熔化,放电停止后立即在工作液的冲洗下急剧冷却,因此工件表面层的金相组织发生发明显的变化,形成不连续的、厚薄不均匀的变质层,通常称为白层。金相分析认为该层残留了大量的奥氏体。在使用钼丝电极丝和含碳工作液时,光谱分析和电子探针分析表明,在白层内,钼和碳的含量大幅度增高;而使用铜电极丝和去离子水的工作液时,发现变质层内铜的含量增加,但无渗碳现象。
    ②显微硬度:由于变质层金相组织和元素含量的变化,使显微硬度明显下降。图6-13所示的是在煤油中进行电火花成型加工和在去离子水中进行电火花线切割加工后,表面层和内侧硬度分布情况的比较。由此可见,在距表面十几微米的层次内出现了线切割的软化层。
电火花线切割表面显微硬度变化
    6-13    电火花线切割表面显微硬度变化
    ③变质层厚度:这里所说的变质层厚度是指白层的厚度。由于放电的随机性,在相同加工条件下,白层的厚度明显不均匀。
    ④显微裂纹和应力:电火花线切割加工表面的变质层,一般存在拉应力,甚至出现微裂纹。在加工硬质合金时,在一般的电参数条件下,更加容易出现裂纹,并存在空洞。
    对于电火花线切割加工表面的缺陷,可采用多次切割的方法,尽量减少其缺陷,对要求高的工件,可采用各种措施,蚀除变质层。


(责任编辑: 佚名 )

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