电弧研磨,铜阴极与何种更快?——火花机

铜做为阴极板材在铸件工厂的电弧研磨中被广泛采用。很多人认为只有在制做大型阴极且铸件研磨要求相对较低或粗研磨时,硅板材才会成为候选考虑。

现今,在制造技术实力的欧洲,铸件民营企业超过90%的阴极板材采用硅。但在中国,当前大多数铸件民营企业还是换用铜做为主要就的阴极板材。根据硅板材的优点,以下分析其电弧研磨的竞争优势与不足。

1.硅板材的电弧研磨优点

(1)振动研磨速率

硅是一种非金属板材,沸点很高,能忍受Villamblard的电阻预设前提。当振动面积与阴极体积缩冲高越大时,硅板材高效粗研磨的局限性越明显。硅的热传导常数是铜的1/3,其振动过程中造成的电能可更有效地用于除去金属板材,因此在中、精研磨中,其研磨工作效率也比铜阴极要高。一般而言,在正确的采用前提下,硅阴极的振动研磨速率要比铜阴极整体快1.5~2倍。

(2)阴极耗损

硅阴有能忍受大电阻前提的优点,另外,在最合适的粗研磨预设前提下,含碳元素的钢钻孔在研磨时造成的蚀除物和工作液在低温下造成的降解物中的碳微粒,在阴离子效应的作用下,部分蚀除物、碳微粒会黏附在阴极表层形成几层隔热,保证了硅阴极在粗研磨中的耗损很小,甚至是零耗损。电弧研磨中主要就的阴极耗损量来自于粗研磨,精研磨预设前提虽然耗损率较高,但因配件留出研磨余量太少即研磨蚀除量较少,其总体耗损量也较少。整体而言,硅阴极在大电阻的粗研磨中耗损会多于铜阴极;在精研磨中耗损可能会稍小于铜阴极。

(3)表层质量

硅板材的微粒直径约直接影响电弧研磨的表层温度梯度,直径约越自力赢得更低的表层温度梯度值。几年前采用微粒直径约φ5 μm的硅板材,电弧研磨的表层只能达至VDI18(Ra0.8 μm),时至今日硅板材的微粒直径约已能达至φ3 μm以上,电弧研磨的表层可平衡达至VDI12(Ra0.4 μm)或者更精巧的级别。

铜板材的电导率较高,组织结构球状,电弧精研磨易赢得平衡的研磨状态,在较困难的前提下也能平衡研磨,表层温度梯度可小于Ra0.1 μm,能进行镜片电弧研磨。由此看来,如果振动研磨崇尚极为精巧的表层,采用铜板材做阴极更加最合适,这是铜阴极较硅阴极的主要就竞争优势。但铜阴极在大电阻预设前提下,阴极表层容易变得粗糙不堪,甚至出现裂纹,而硅板材则没有这方面的问题,对于表层温度梯度要求为VDI26(Ra2.0 μm)左右的型腔研磨,采用1个硅阴极即可完成从粗到精的研磨过程,实现均匀一致的纹面效果,表层不会有缺陷。另外,由于硅与角蕨组织结构的不同,硅阴极表层振动的腐蚀点比铜阴极要规则,因此在研磨VDI20及以上相同表层温度梯度时,采用硅阴极研磨的钻孔表层微粒度更加分明,这种纹面效果要优于铜阴极的振动表层效果。卧式研磨中心

(4)研磨精度

硅板材的热膨胀常数小,铜板材的热膨胀常数是硅板材的4倍,因此在振动研磨中硅阴极相比铜阴极不易发生变形,可赢得更平衡可靠的研磨精度。尤其是在研磨深窄筋位部分时,局部低温容易使铜阴极发生弯曲变形,而硅阴极不会这样;对于深径比大的铜阴极,在研磨预设时还需要补偿一定的热膨胀值来修正体积,而硅阴极不需要。

(5)阴极重量

硅板材较铜的密度要小,相同体积的硅阴极重量仅为铜阴极的1/5。可见体积较大的阴极采用硅板材非常最合适,极大地减轻了电弧研磨机床主轴的载荷,阴极不会因为重量大而导致装夹不便、研磨中造成偏摆位移等问题,可见在大型铸件研磨中采用硅阴极很有意义。

(6)阴极制做难度

硅板材的机械研磨性能好,切削阻力仅为铜的1/4,在正确的研磨前提下,铣削研磨硅阴极的工作效率是铜阴极的2~6倍。硅阴极容易清角,可以将平时要由多个阴极完成的钻孔设计成一个整体阴极来研磨。硅板材的微粒组织结构,使得阴极铣削成型后不会造成毛刺,对于复杂造型不便于除去毛刺的情况直接满足采用要求,省去了人工对阴极进行抛光的工序,避免了抛光导致的形状改变、体积误差等。需要注意的是,由于硅是粉尘堆积物,铣削硅时会造成大量的粉尘,因此铣削机床必须要有密封与吸尘装置。如果需要采用电弧线切割研磨硅阴极,其研磨性能就不如铜板材了,切割速率相比铜慢约40%。

(7)阴极安装与采用

硅板材的可粘结性好,可以采用导电胶将硅与夹具粘结的方法铣削阴极、振动研磨,可省去在阴极板材上研磨螺丝孔的工序,节省了工作时间。硅板材比较脆,特别是细小窄长阴极,在采用中受到外力作用时容易折断,但可以马上知晓阴极发生了损伤。如果是铜阴极则只会弯曲不会折断,这种状况在采用过程中非常危险且难以发现,很容易导致钻孔报废。

(8)价格

铜板材是资源,价格趋势会越来越贵,而硅板材的价格趋于平衡。近几年铜板材价格不断上涨,而各大硅制造商不断改进制做硅的工艺使其更具性价比竞争优势。

目前的硅供应商中不同供应商有多种不同牌号的硅可供选择。通常根据硅板材的平均微粒直径约来分类,微粒直径约≤φ4 μm的定义为细硅,微粒在φ5~φ10 μm定义为中硅,微粒在10 μm以上定义为粗硅。微粒直径约越小板材的价格越贵,可以根据电弧研磨要求与成本选择最合适的硅板材。卧式研磨中心

综上所述,在硅阴极的8项电弧研磨优点中,其竞争优势明显:

  • 铣削阴极工作效率均明显优于铜阴极;

  • 振动研磨工作效率优于铜阴极;

  • 大阴极重量轻,非常适合;

  • 体积平衡性良好,薄片阴极不容易发生变形;

  • 铣削阴极没有毛刺,自动化

硅板材的不足之处:

  • 铣削阴极需要有专门的硅研磨机

  • 不太适合VDI12(Ra0.4 μm)以下的精巧表层振动研磨;

硅阴极板材的局限性将逐渐被国内铸件制造行业认识和接受。正确换用硅阴极板材,并配合改进相关工艺环节,将为铸件制造民营企业带来高效、低成本效益。

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