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          PCD線切割加工工件表面質量分析

          發布時間: 2020-06-04 發布者: 富耐克應用研究中心

          線切割機以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,使電極與被加工物之間發生火花放電,彼此間被消耗、腐蝕,從而在工件表面上電蝕出無數的小坑,使之成為符合尺寸大小及形狀精度要求的產品。電火花線切割(WEDM)加工PCD復合片切口光滑,外觀質量優。

          影響PCD線切割加工工件表面質量的因素有以下幾點:

          1.開路電壓

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

          2.峰值電流

          峰值電流的增加會增加脈沖能量,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。當峰值電流小于一定值時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定的數值,電流過大時,會導致放電區域工況惡化,降低切割速率。

          3.放電脈沖寬度

          放電脈沖的寬度與單個脈沖的能量有關,放電持續時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定,但并不是無限增大,這可能是因為放電時間的延長導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,通常可以看到明顯的條紋,這是因為電極絲在上行、下行過程中及換向的瞬間受力不均勻;電極絲不能過松,過松跳動會更嚴重。但也不能過緊,絲的張力過大,容易斷絲,且對導輪、軸承的作用力加大,引起導輪和軸承的損壞。

          5.金剛石粒度

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

          6.金剛石料層的厚度及PCD復合片的總體厚度

          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,加工時間越長;PCD復合片的總體厚度越厚,WEDM加工難度越大,速率越慢,加工時間越長。

          7.電極絲進入方向的影響

          PCD復合片的WEDM加工,電極絲可以從PCD層進入工件,也可以從硬質合金層進入工件。走絲方向從PCD層到硬質合金層的切割時間低于反方向,這是因為走絲帶動了液體的流動,電極絲的進入端的工況要遠好于電極絲的離開端。

          8.線切割中的過蝕現象

          在PCD復合片的WEDM加工過程中容易產生過蝕現象,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合金層之間存在富鈷層,Co元素擁有優秀的導電性能,易于去除。富鈷層產生于PCD復合片的燒結過程中,在高溫高壓下由于濃度差的原因,硬質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,開路電壓加到兩個電極上,提供放電通道產生的電勢能,當電場強度達到一個閾值時便會形成放電通道。而電場強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的硬質合金材料。

          綜上所述,在用WEDM加工PCD復合片及相關產品時,要兼顧加工質量、成本、效率,根據不同品牌不同規格選擇合適的加工參數以保證線切割效果。

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