DM加工对表面完整性的影响

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1、EDM加工对表面完整性的影响在EDM加工工艺中，了解模腔各层面受热影响后的变化情况，将有助于客户了解EDM加工对模具表面完整性产生的影响。   保护模腔表面的完整性是EDM加工中最关键的问题之一。模腔表面光洁度的完整性取决于EDM加工工艺中模腔各层面受热影响后的变化情况，其中包括电极与工件之间控制电荷的传输情况。在放电加工过程中，施加于工件上的电流将会使工件的金属熔化和汽化，在模腔上形成热变层。为了了解EDM加工对模具表面完整性产生的影响，必须要首先了解模腔各层面受热影响后的变化情况。EDM加工的电荷不但对工件金属的表面产生影响，而且对表面以下的各层面均有影响。一、各层面

2、的热变情况   受EDM加工工艺影响的各层面是指金属受热以后的变化区域。图1所示为金属受热以后的变化区域，这里由两层受热影响的材料组成：重铸层或白色层，以及热影响区。   白色层是指已经加热到熔点状态的金属层，但还不足以被排斥而熔入到缝隙之中，达到可以被介质液体冲刷走的程度。实际上，EDM加工工艺已经改变了这个金属层的金相结构和特点，因为在介质液体的冲刷过程中，会使这个即将熔化的金属层迅速冷却，然后在模腔上凝固，形成新的金属结构层。    这层金属包括一些性能优越的粒子，在被介质液体从缝隙中冲刷以前，就开始凝固，并再次沉积到模具表面之上。白色层与碳元素紧密地渗透结合在一起

3、，使其金相结构发生变化，性能完全与基质材料不同。在EDM加工工艺中，当电极的碳氢化合物和介质液体分解以后，就会产生大量的碳元素；当材料处于熔融的状态下，碳元素就开始渗透到白色层之中。        白色层底下是热影响区。这个区域的白色层受碳元素的影响极小，只达到热处理的效果，没有达到金属的熔点温度。在这一点上，热影响区仍保留母金属材料的金相结构，因为其吸收的温度还不足以达到改变结构的程度。在热影响区之下仍属于母材，这个区域未受到EDM加工工艺的影响。二、微小裂缝   模具制造商主要关心的问题是模具中出现的微小裂缝的数量。如图3所示，在白色层中，微小裂缝占据了绝对统治地位。

4、如果这层厚度太厚，或者不通过更精密的EDM加工或抛光将其除去，那么在某些应用领域，这类微小的裂缝将会造成零件的过早损坏。而且这些裂缝的存在也会降低材料的抗腐蚀性能和耐疲劳性能。因此，在评价EDM加工技术的性能时，表面的完整性是一个首要的考虑因素，EDM加工的主要目标必须建立在这样的一个条件基础之上：即必须防止发生这种情况。   由EDM加工产生的微小裂缝是因为EDM加工周期中热应力所造成的。裂缝的深度有一部分可以通过EDM工艺控制，毫无疑问，当电火花密度增加时，白色层的深度也随之增加。这同样会使模腔中出现的裂缝数量和大小增加。显然，受EDM工艺影响的表面完整性也可以用今天

5、的EDM电源技术进行控制。影响表面完整性的特殊参数包括电压、电流、时间和暂载率。这些参数是可以操作控制的，从而使粗加工、半精加工和精加工各阶段的效率和表面完整性的控制达到最佳。   由于EDM加工形成的白色层和产生的微小裂缝，因此可以说，白色层的深度与电火花能量的密度有着密切的关系。当电火花能量降低时，正如我们所看到的那样，从粗加工条件转换成精加工条件，白色层的深度也降低到合适而足够的深度，从而裂缝也随之减少。三、工件的特性   电火花密度并不是影响表面完整性的惟一决定性因素。工件金属的导热率也是一个关键因素。与低导热率材料相比较，高导热率金属形成的白色层较小，微小裂缝也

6、较少。   造成上述现象的原因是：较高导热率的材料表面能够散发较大的热能。在这种情况下，由于其具有较高的导热率和可延特性，铜合金材料受热影响的层面较薄，所产生的裂缝也比较少。与此相反，导热率较低的材料，如工具钢。其受热影响的层面较厚，所产生的裂缝也比较多，因为当材料中的热量散发到周围的区域前，电火花密度停留在火花区的时间较长。   烧蚀碳化物会产生另一个问题，因为这种材料很脆，比其他材料呈现出更高的热脆裂特性。有些人认为这种材料具有较高的导热性；然而，碳化物是由碳化钨或碳化硅颗粒与钴粘结剂粘结制成。正是因为这种粘结剂具有很高的导热率，因此这个区域极大地受到EDM工艺的影响

7、，从而代替了碳化物本身。电火花的能量使得这种粘结剂分解，将碳化物的颗粒释放到缝隙之中。四、表面光洁度及其完整性   表面光洁度与表面完整性是衡量模腔质量的两个不同因素，但这两项指标在模具的特性中都起着重要的作用。机床的参数对模腔子层面的完整性有很大的影响，它们对表面光洁度也同样有很大影响。图4所示为EDM加工工艺中，电流和时间对表面光洁度的影响。   所使用的电极材料类型则是另一个因素。就模腔次表面的完整性而言，电极的类型对其影响极小。对电极材料产生重要作用的是模腔表面本身的光洁度。模腔的表面光洁度是一个有机会降低生产成本和缩