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鋁合金的線切割加工工藝
閱讀：3365 發(fā)布時間：2009-5-7由于鋁合金具有特殊的理化性能，故在電火花線切割加工時存在著較多的問題。如：電蝕物（即氧化鋁）易粘附在電極絲上；電蝕物顆粒較大，加工間隙易堵塞等。加工時間長，電極絲上粘附的氧化鋁（AL2O3）越多，而氧化鋁的導電性能極差，此時將影響電極絲的放電性能，并使饋電塊加速磨損。另外，在切割鋁合金時，還可發(fā)現(xiàn)電極絲與饋電塊間時有火花產(chǎn)生。針對上述問題，現(xiàn)從幾個方面來探討減輕饋電塊腐蝕、改善加工表面粗糙度、提高加工穩(wěn)定性和精度的措施。
1 加工屑粘附到電極絲上的原因分析
（1）脈沖電源參數(shù)搭配不當
電火花線切割加工時，間隙擊穿后的初期主要為火花放電，其蝕除過程主要以汽化蒸發(fā)的形式進行。隨著時間的延長，放電形式便從火花放電轉為過渡電弧放電，此時的蝕除過程主要是通過熱作用和放電柱對放電痕產(chǎn)生的壓力來進行。放電柱對放電痕產(chǎn)生的壓力越高，其熔融物拋出的速度就越高，在冷卻介質(zhì)中形成的球狀加工屑的直徑就越小。計算表明，放電點的壓力P與放電峰值電流Im成正比，與放電時間T成反比。當Im確定后，P隨時著T的增加而減少，從而使加工屑的直徑及體積變大，導致加工屑的熱慣性增大即不易冷卻。因此，較寬的脈沖寬度易產(chǎn)生較大的加工屑，并易粘附到電極絲上。
如脈沖寬度較窄但間隔過小的話也會產(chǎn)生較大的加工屑。這是因為脈沖間隔過小會造成消電離不充分，此時很可能出現(xiàn)某個通道處連續(xù)多次的放電。由于該處每次擊穿前的絕緣強度不斷降低，故通道直徑就可能變大，相應的電流密度就會變小，結果造成放電柱對放電痕的壓力下降，從而產(chǎn)生較大的加工屑。由于氧化鋁與鉬絲的親合作用較強，故電極絲上極易粘附這些較大的加工屑。
（2）放電間隙的冷卻狀況差
在相同脈沖參數(shù)條件下，加工厚工件要比加工薄工件易產(chǎn)生燒傷點。其原因是工件厚度的增加會導致間隙冷卻狀況不良，zui惡劣的間隙狀況在電極絲的出口處。該區(qū)域冷卻液少、氣體多，還有大量的加工屑要排出，因而間隙絕緣強度很差，大量的放電幾乎都是在氣體中進行。此時的放電柱直徑要比液體中大得多，其電流密度相應減小，對放電痕的壓力下降，結果產(chǎn)生較大的加工屑。在冷卻條件差的情況下，這些較大的加工屑有可能呈熔融或半熔融狀態(tài)，當它們撞擊到電極絲上就有可能粘附上去。另外，由于電極絲的出口處加工屑多，易產(chǎn)生頻繁的二次放電，在冷卻條件差的時候電極絲的溫度就會升高，這也增加了粘附加工屑的可能性。
加工屑粘附到電極絲上后，會出現(xiàn)以下問題：①加工不穩(wěn)定；②加工間隙易堵塞；③短路、斷絲；④工件表面粗糙度值高；⑤饋電塊磨損加??；等等。
2 加工屑粘附到電極絲上的解決措施
解決加工屑粘附到電極絲上的問題，可從改善間隙冷卻條件和放電柱對放電點施加的壓力來著手，可采取以下措施：
（1） 工作液的選擇及防護
目前常采用DX-1乳化液的水溶液作為線切割加工工作液，常規(guī)比例是1：10（乳化液1份，水10份），而加工防銹鋁合金時宜彩用3：8的比例。為了保持工作液的清潔，使其正常有效地工作，并延長工作液的使用期，可將一塊5mm厚的海綿（其大小根據(jù)工件而定），置于工作臺面兩夾具之間。這樣可避免殘屑流入水箱，保持工作液的暢通，減少電極絲上加工屑的粘附。另在上線架后端槽中加一塊海綿，高速往返的電極絲經(jīng)海綿摩擦，可去掉一部分粘附的氧化物，同時減少鉬絲抖動，更好地保證放電通道的暢通，確保脈沖電源效率的正常發(fā)揮，同時也減少對饋電塊的磨損。對海綿墊要進行定期的清洗或更換，電極絲、饋電塊和導輪也要定期用煤油或汽油在空運行時進行清洗，清洗時將回水管拿出水箱，避免殘屑流入工作液中。
（2） 檢查工作液的流量
線切割加工時，工作液的上下噴水量應均勻，以便及時把蝕除物排除。加工前首先打開油泵電機，檢查上下噴嘴是否堵塞、工作液是否充分暢通。如工作液不暢通就要檢查原因，如出水管、上下噴嘴旋轉方向等，直到水流正常為止。
（3） 改進饋電塊
為了延長饋電塊的壽命、降低成本、提高生產(chǎn)率，可對饋電塊進行改進。饋電塊是在導電塊上焊一塊厚3mm、￠15mm的硬質(zhì)合金塊。
饋電塊一般是固定的或不可調(diào)的。實踐中，對饋電塊進行了改進。采取的主要措施有：①變固定的饋電塊成活動的饋電塊：適當減小硬質(zhì)合金的公差尺寸，使導電塊與硬質(zhì)合金的雙邊間隙為0.10～0.20mm（間隙配合），將硬質(zhì)合金塊置于銅套里面，按要求的配合尺寸不需焊接，變固定的饋電塊成活動的饋電塊，持續(xù)切割50～70h，將硬質(zhì)合金旋轉一個方向后繼續(xù)使用；②適當增加硬質(zhì)合金的厚度：硬質(zhì)合金￠15mm的大小是不變的（成形），但可將厚度增加0.2mm。既可使電極絲與饋電塊接觸良好，又不會使饋電塊失去彈性，還可減少饋電塊上下的跳動距離，使饋電塊的磨損減小。
實際加工表明，改進后的饋電塊可持續(xù)切割防銹鋁合金3個月，壽命提高8～10倍，降低了加工成本，提高了經(jīng)濟效益。
（4） 優(yōu)化電火花加工參數(shù)
提高脈沖電源的空載電壓幅值，減少加工屑粘附到鉬絲上的可能性；選擇適當?shù)拿}沖方式、功放管數(shù)量及進給速度。如電規(guī)準選擇不當、跟蹤不良，輕者將影響加工質(zhì)量，重者將造成短路、斷絲。
3 結束語
在電火花線切割加工鋁合金時，從工作液的再次過濾、工作液的比例搭配、饋電塊的改進及根據(jù)不同材料選擇*的電規(guī)準搭配等方面進行了優(yōu)化考慮，達到了較理想的效果。以上措施不僅適合于鋁合金的加工，對一些較特殊材料的線切割加工也有一定的參考價值。蘇州長風在線切割加工鋁合金方面做了大量研究工作，所以在線切割加工鋁合金方面處于全國地位。