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銅是精密注塑模具加工廠電火花加工中廣泛使用的電極材料。許多人認(rèn)為石墨材料只有在制造大電極和模具加工要求不高或不粗糙時(shí)才能成為替代材料。

石墨與銅在注塑模具電火花加工中的特性比較：

(1)電火花加工速度

石墨是一種非金屬材料，具有很高的熔點(diǎn)，能夠承受較大的電流設(shè)定條件。當(dāng)放電面積和電極尺寸較大時(shí)，石墨材料高效粗加工的優(yōu)越性更顯著。石墨的導(dǎo)熱系數(shù)是銅的1/3。放電過程中產(chǎn)生的熱量可以更有效地去除金屬材料。因此，在中、細(xì)加工中，石墨電極的加工效率高于銅電極。根據(jù)工藝經(jīng)驗(yàn)，在正確的使用條件下，石墨電極的放電加工速度是銅電極的1.5~2倍。

(2)電極損耗

石墨電極具有承受大電流的特點(diǎn)。此外，在適當(dāng)?shù)拇旨庸l件下，在腐蝕過程中對(duì)碳質(zhì)鋼工件進(jìn)行了加工，在高溫下加工出分解液中產(chǎn)生的碳。顆粒在極性的作用下，部分電極和碳顆粒會(huì)附著在電極表面形成保護(hù)層，從而保證石墨電極在粗加工過程中的損耗極小，甚至“零損耗”。電火花加工的主要電極損耗是粗加工造成的，在一定條件下精加工磨損率較高，但由于加工余量不大，整體加工損耗較小。大電流粗化時(shí)石墨電極的損耗一般比銅電極小，精加工損耗可能略大于銅電極，兩者的電極損耗相當(dāng)。

(3)模具表面質(zhì)量

石墨材料的粒徑直接影響電火花加工過程的表面粗糙度，直徑越小，表面粗糙度值越低。幾年前，使用粒徑為φ5μm的石墨材料，電火花加工的最佳表面只能達(dá)到VDI 18(Ra 0.8μm)。目前石墨材料的粒徑可達(dá)φ3μm，電火花加工的最佳表面可穩(wěn)定地達(dá)到VDI 12(Ra 0.4μm)或較細(xì)的水平。該銅材料電阻率低，結(jié)構(gòu)緊湊，易通過電火花加工獲得穩(wěn)定的加工狀態(tài)，在困難條件下加工穩(wěn)定，表面粗糙度可小于Ra 0.1μm，可鏡像電火花加工。?？梢钥闯?，如果電火花加工追求極精細(xì)的表面，則采用銅材料作為電極更為合適，這是銅電極相對(duì)于石墨電極的主要優(yōu)點(diǎn)。然而，在大電流條件下，電極表面容易粗糙甚至開裂，但石墨材料不存在這一問題。對(duì)于具有VDI 26(Ra2.0μm)加工表面粗糙度要求的型腔，采用石墨電極完成由粗到細(xì)的加工過程，達(dá)到均勻的圖形效果，表面不會(huì)出現(xiàn)缺陷。此外，由于石墨和銅的結(jié)構(gòu)不同，石墨電極表面放電的腐蝕點(diǎn)比銅電極更有規(guī)律。因此，當(dāng)加工相同表面粗糙度的VDI 20及以上時(shí)，用石墨電極(精密模具)加工的工件表面更呈粒狀。結(jié)果表明，這種晶粒效應(yīng)優(yōu)于銅電極的放電表面效應(yīng)。

(4)模具加工精度
石墨材料的熱膨脹系數(shù)較小，銅材料的熱膨脹系數(shù)是石墨材料的4倍。因此，在放電加工中，石墨電極比銅電極不易變形，加工精度更穩(wěn)定可靠。特別是在深窄肋加工過程中，局部高溫傾向于使銅電極彎曲變形，而石墨電極則不發(fā)生彎曲變形。對(duì)于高寬比較大的銅電極，在加工過程中必須對(duì)一定的熱膨脹值進(jìn)行補(bǔ)償。尺寸被修正，石墨電極是不需要的。

(5)電極重量
石墨材料的密度低于銅，相同體積的石墨電極重量?jī)H為銅電極的1/5。結(jié)果表明，電極體積較大，非常適合石墨材料的使用，大大降低了電火花機(jī)床主軸的負(fù)荷。該電極在加工過程中不會(huì)因重量大而造成夾緊和偏擺位移，這在大型模具的加工過程中是可以看到的。使用石墨電極是有意義的。

(6)電極制造困難
石墨材料的力學(xué)性能較好，抗切削性能僅為銅的1/4。在正確的工藝條件下，球磨石墨電極的效率是銅電極的2~3倍。石墨電極易于清除，通常由多個(gè)電極完成的工件可設(shè)計(jì)為單一電極進(jìn)行加工。石墨材料獨(dú)特的顆粒結(jié)構(gòu)使電極在球磨后不起毛刺，不利于去除復(fù)雜形狀的毛刺。它直接消除了人工拋光過程，避免了拋光引起的形狀變化。需要注意的是，石墨是一種積塵，在球磨石墨時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，因此銑床必須有密封和真空裝置。如果要用電火花線切割石墨電極，加工性能不如銅，切削速度比銅慢40%左右。

(7)電極的安裝和使用

所述石墨材料具有良好的附著力，使用導(dǎo)電粘合劑將石墨與夾具結(jié)合在一起，可使電極被研磨和排出，從而消除了加工電極材料上螺旋孔的過程，從而節(jié)省了工作時(shí)間。石墨材料比較脆，特別是較小、窄、長(zhǎng)的電極，在使用過程中很容易受到外力的影響而斷裂，但人們馬上就知道電極被破壞了。如果它是銅電極，它只會(huì)彎曲而不會(huì)斷裂。這種情況非常危險(xiǎn)，在使用過程中很難找到，很容易導(dǎo)致工件報(bào)廢。

(8)價(jià)格比較
銅材料是不可再生資源，價(jià)格走勢(shì)將變得越來越昂貴，石墨材料的價(jià)格趨于穩(wěn)定。近年來，銅材料價(jià)格不斷上漲，各大石墨生產(chǎn)商不斷改進(jìn)石墨生產(chǎn)工藝，使其更具成本效益。