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线切割加工之表面整合度(干净)概念简析
点击次数:2401 更新时间:2011-03-23
 

线切割加工之表面整合度(干净)概念简析

电火花线切割后的工件表面质量,不仅要用表面粗糙度来衡量,而且还要考虑变质层等缺陷,故提出表面整合(SI=Surface Integrity,又译为“表面完整性”)概念。本文系夏米尔公司介绍其线切割机床上通过配置SI(或CC)脉冲电源来实现表面整合线切割的情况。
一、此新特色到底借助何物来实现?
   这是借助一个新的电源电子线路板来实现的,将它装配到1996年5月以后出产之ROBOFIL1020系列之机床上,此机床之命名从此由ROBOFIL1020更改为ROBOFIL1020SI系列。
    此一反电解(AE)电源箱之目的乃针对放电加工过程中材质所产生的变化以达到表面整合(SI=Surface Integrity)之作用而设的。
二、何谓表面整合(或干净切割——CC=Clean Cut)?
    在放电加工过程当中有很多的物理现象造成对材质表层产生破坏或改变,甚至摧毁,粗加工受影响层可深达表层以下30μm。
    此受影响层内可发现下列几项主要不良恶果:
micro-cracking龟裂
cobalt depletion钴中空化
redeposit of wire metal线材质成份再沉积层
recast of melted cobalt钴融化再铸层
water corrosion水侵蚀
    未整合过的不良表面之恶果
1. 由于受影响层内之不良机械特性将导致工件材质变质或缩短了模(刀)具寿命。
2. 硬质合金冲头及模具若无表面整合作用将导致表面易碎裂以及影响到抗磨系数而使得磨耗变大,模(刀)具寿命变短。

图1硬质合金:含6%钴元素的碳化钨

三、何种物理现象会对表面整合有不良作用?
    夏米尔科技公司曾向各地接洽此事,定义并分析出放电加工过程中对材质表面整合产生不良作用的种种因素。
结果如下:
•过热损害--在放电过程中对材料内部温度剧升之热效应,此将导致局部性应力及裂缝产生
•侵蚀效应--从化学观点来看,水对任何金属都是一种具侵蚀作用之溶剂
•具有电解反应过程--当电流通过介电液时会引起一些化学反应,因而对材质产生不良作用材质特性--各种不同材质对于热、水及电解等交汇作用有不同程度之反应,尤其是成份混杂之合金材料受的不良影响将更大。
    以上每一种不良物理的、化学的现象都重要并且是一起作用,互有关联。如果只是去寻求降低单一不良现象到极限(例如:电解过程效应)都将不是可靠的解决方法。
    夏米尔科技公司发展了此一新的SI电源电路,对这一性头痛问题提供解决方法。
对于材质特性的研发,夏米尔科技公司与瑞士硬质合金制造商SLRAM共同合作开发新的技术。
    有些机床制造商提供的AE(反电解)电源箱,仅是部分地解决了一个现象(电极-化学反应)之问题,夏米尔科技公司的SI电源箱提供了完整的解决方法。此一电源箱同时取得了反电解及表面整合之效果并且提供广泛的加工技术条件表。
    硬质合金加工:受影响层实为各种不同物理及化学现象结合所导致的结果。

四、SI电源电路有哪些电的特性?
放电能量
放电火花含有大量能量传递大量热能进入材质内部,会在金属去除点周围产生大量的融溶金属分子,因此在不间断的热与冷却水交互作用下材料内应力就产生了。

 

 

材质龟裂如何造成的
侵蚀率--原来的材料去除量与受影响层厚度之比例因此改善许多,亦即可以使用较少的加工程序获得相同结果。 反之,钴元素(在碳化钨内扮演黏结聚合剂之作用)受电极-化学作用攻击将空洞化,则碳化钨其它元素结晶颗粒将不再实质的坚固黏结聚合在一起。


 

五、SI(CC)电源电路之效能以及有那些主要特性?
    所有有关于SI特性效果之电子线路板全部经测试并视同机床之标准配置安装起来。
SI(CC)电源箱可使用一个新的加工技术条件表,SI(CC)功莫过于对硬质合金材料的加工。 对于所有硬质合金之加工从厚度0~100mm,SI之效果都可达到至少Ra0.25μm之表面粗糙度,此为标准配置。
六、SI(CC)有何好处?
?表面整合效果
将放电火花加工过程中各种对材质表层产生不良作用降低到zui低限度。
?改善表面粗糙度
具有从0~100mm厚之加工技术条件。
?加工速度加快
要获得相同之表面粗糙度将得以用减少加工次数的方式达到,使速度提升并使其表面亦获得整合之效果。

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