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PCD線切割加工工件表面質(zhì)量分析

發(fā)布時(shí)間: 2023-10-10 發(fā)布者:  曼德希

線切割機(jī)以Mo絲或Cu線作為工具電極,以一定的速率通過工件,在被加工物之間施加脈沖電壓,并保持一定間隙,且間隙中充滿絕緣介質(zhì),使電極與被加工物之間發(fā)生火花放電,彼此間被消耗、腐蝕,從而在工件表面上電蝕出無數(shù)的小坑,使之成為符合尺寸大小及形狀精度要求的產(chǎn)品。電火花線切割(WEDM)加工PCD復(fù)合片切口光滑,外觀質(zhì)量優(yōu)。

影響PCD線切割加工工件表面質(zhì)量的因素有以下幾點(diǎn):

1.開路電壓

如果開路電壓低到一定程度,會(huì)阻礙放電通道的順利形成,從而影響到WEDM的加工速率。特別對(duì)于本身就非勻質(zhì)的聚晶金剛石材料,其中含有不導(dǎo)電的金剛石相,會(huì)阻礙放電通道的順利形成。在一定范圍內(nèi),加工速率與開路電壓成正向關(guān)系。

2.峰值電流

峰值電流的增加會(huì)增加脈沖能量,從而增大了脈沖的材料蝕除量,提高了切割速率。峰值電流越小,熱能損失在脈沖能量中的比例越大。當(dāng)峰值電流小于一定值時(shí)熱能損失隨峰值電流的增大而增大;隨著峰值電流的不斷增大,熱能損失維持在較穩(wěn)定的數(shù)值,電流過大時(shí),會(huì)導(dǎo)致放電區(qū)域工況惡化,降低切割速率。

3.放電脈沖寬度

放電脈沖的寬度與單個(gè)脈沖的能量有關(guān),放電持續(xù)時(shí)間的延長意味著單脈沖的放電能量增加。隨著脈沖寬度的增加,切割速率不斷變大后趨于穩(wěn)定,但并不是無限增大,這可能是因?yàn)榉烹姇r(shí)間的延長導(dǎo)致放電通道周圍的工況變差,能量不集中,造成能量效率降低。

4.電極絲

隨著加工時(shí)間的延長,電極絲的磨損程度加大,彈性變小,脆硬性增大,極易斷絲。在加工出的工件表面上,通??梢钥吹矫黠@的條紋,這是因?yàn)殡姌O絲在上行、下行過程中及換向的瞬間受力不均勻;電極絲不能過松,過松跳動(dòng)會(huì)更嚴(yán)重。但也不能過緊,絲的張力過大,容易斷絲,且對(duì)導(dǎo)輪、軸承的作用力加大,引起導(dǎo)輪和軸承的損壞。

5.金剛石粒度

PCD復(fù)合片金剛石粒度對(duì)WEDM效率及質(zhì)量也有影響。隨著金剛石顆粒直徑的增大,PCD復(fù)合片電火花線切割難度增大,時(shí)間延長,加工質(zhì)量隨之降低。

6.金剛石料層的厚度及PCD復(fù)合片的總體厚度

一般情況下,相同品牌金剛石料層越厚,WEDM加工難度越大,速率越慢,加工時(shí)間越長;PCD復(fù)合片的總體厚度越厚,WEDM加工難度越大,速率越慢,加工時(shí)間越長。

7.電極絲進(jìn)入方向的影響

PCD復(fù)合片的WEDM加工,電極絲可以從PCD層進(jìn)入工件,也可以從硬質(zhì)合金層進(jìn)入工件。走絲方向從PCD層到硬質(zhì)合金層的切割時(shí)間低于反方向,這是因?yàn)樽呓z帶動(dòng)了液體的流動(dòng),電極絲的進(jìn)入端的工況要遠(yuǎn)好于電極絲的離開端。

8.線切割中的過蝕現(xiàn)象

在PCD復(fù)合片的WEDM加工過程中容易產(chǎn)生過蝕現(xiàn)象,過蝕可能使切割的刀具尺寸精度無法保證,這是由于聚晶金剛石層與硬質(zhì)合金層之間存在富鈷層,Co元素?fù)碛袃?yōu)秀的導(dǎo)電性能,易于去除。富鈷層產(chǎn)生于PCD復(fù)合片的燒結(jié)過程中,在高溫高壓下由于濃度差的原因,硬質(zhì)合金層的金屬鈷有向聚晶金剛石層方向滲透的趨勢。

影響過蝕量大小的主要影響因素之一是開路電壓,開路電壓加到兩個(gè)電極上,提供放電通道產(chǎn)生的電勢能,當(dāng)電場強(qiáng)度達(dá)到一個(gè)閾值時(shí)便會(huì)形成放電通道。而電場強(qiáng)度與開路電壓成正比,較高的開路電壓就允許較大的放電間隙,也就意味著電極絲可以放電蝕除周圍更大范圍內(nèi)的硬質(zhì)合金材料。

綜上所述,在用WEDM加工PCD復(fù)合片及相關(guān)產(chǎn)品時(shí),要兼顧加工質(zhì)量、成本、效率,根據(jù)不同品牌不同規(guī)格選擇合適的加工參數(shù)以保證線切割效果。

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