为什么选择铜钨？ |电火花加工性能

铜钨特性和成分的好处

用于电火花加工 (EDM) 电极的铜钨的大部分价值是材料独特的机械和物理性能的结果。例如，铜的高导电性和钨的耐磨性构成了优化可制造性的组合。

不同的钨铜成分也会对 EDM 电极性能产生影响。此外，电火花加工的成功与否还受到工件和电极材料性能的影响。

电极材料的选择最终取决于其与工件材料有效相互作用的能力，以及特定的生产目标。衡量 EDM 生产工作成功与否的一些常用指标包括：

钨铜可以改善 EWR，因为其固有的结构完整性和对“直流电弧”的抵抗力，这是一种常见的与 EDM 相关的挫折。 MRR，或切割速度 , 很大程度上取决于材料特性和加工参数之间的相互作用。

凭借其出色的导热性，铜是驱动切割速度的铜钨成分的一部分。那么，为什么不使用纯铜电极呢？答案是电解（纯）铜对可制造性和磨损率提出了巨大挑战。

但是，将铜与钨结合可以改善这两种情况，从而显着提高整体性能。

有趣的是，在 EDM 过程中，在铜中添加钨通常会产生重铸层，通常称为“黑色层”。虽然该层实际上可以提高耐磨性，但额外的堆积会略微降低导热性并最终降低 MRR。

复合材料 像铜钨不是真正的合金。相反，它们是由两种化学或物理不同的材料复合而成的假合金。

传统的合金方法，要求纯材料可溶，对铜钨无效。这是因为铜和钨的熔点分别约为 1981°F (1083ºC) 和 6152°F (3400ºC)，在钨开始熔化之前铜就会蒸发。

随着电火花加工作为一种用于制造模具的非传统加工工艺（尤其是在碳化钨和工具钢工件中）越来越受欢迎，粉末冶金学家已经尝试了不同的制造方法来结合铜钨，例如：

铜钨电极材料最常通过粉末冶金工艺制造，其中多孔的预烧结钨“骨架”被液态铜渗透。一般来说，压制-烧结-渗透工艺降低了孔隙率的风险，这是电极制造商和电火花加工机械师关注的一个关键问题，因为它会导致电火花加工腔中的凸块。

然而，几乎不可能制造出完全致密的铜钨复合材料。这是因为在渗透后冷却过程中，固态钨和熔融铜之间的热收缩差异仍然会导致一些残余孔隙。

一些研究表明，在铜粉上使用纳米级钨颗粒和较低的烧结温度可以提高最终材料的密度，从而降低气孔、铜湖和钨团聚体的风险。

同样，热压——一种更简单、更经济的工艺，涉及同时加热和加压——也被认为可以提高密度。

除了改善密度和微观结构的不同制造方法外，控制钨铜组成比 可以为 EDM 应用产生特殊的性能特性。

通常钨的百分比越高，EWR 和切削稳定性就越高，但代价是切削速度较慢。相反，铜越多，表面光洁度和MRR越好，但EWR会降低。

铜钨的最标准成分是 30% Cu 和 70% W。但是，可以根据应用定制成分，例如用于密封开关的 50% W 和 50% Cu。对于点焊电极，常见的是 89% W 和 11% Cu。

因为 EDM 是一个热过程，您可以从逻辑上推断出增加热导率会增加 MRR。然而，要找到导电率足够高以提高切割率但又不会高到使火花隙没有热量的“最佳位置”是一项挑战。

幸运的是，存在用于确定与材料特性相关的工艺参数的经验模型，有助于确定将有效生产符合规格零件的工艺参数最佳点。

更重要的是，研究表明，仅热导率不会影响 MRR .相反，热导率的影响只有结合峰值电流才能实现。

这意味着铜钨的导热性和更强、更有影响力的火花的结合将有助于更快（尽管不是很漂亮）材料去除。但请注意，仅增加峰值电流而不增加电导率会影响表面光洁度，因为燃烧更易爆炸且不均匀。

EDM 中的另一个问题是点蚀，当磨损的 EDM 电极材料和去除的工件材料产生的淤渣没有从辩液中正确过滤掉时，就会发生点蚀。

这种直流电弧 在点蚀发生之前通常不会被发现。由于最常见的原因是冲洗条件差，因此机械师寻求能够响应直流电流检测并相应调整切割参数的一微米过滤系统和软件。

然而，有时很难避免不良的冲洗条件，特别是对于特别困难的烧伤。在这些情况下，铜钨电极会大有裨益。

即使没有特殊的抛光电路，纯铜的结构完整性也可以产生出色的表面光洁度。其对直流电弧的一般耐受性以及钨的高熔点和高密度使得电极即使在冲洗不良的情况下也具有高耐磨性。

在 EDM 中，材料的结构完整性决定了材料承受数千次微小火花的能力，并最终决定了工件的质量。因此，具有正确性能组合的电极材料可能意味着工作做得好还是报废。

这就是为什么铜的高导电性和抗电弧侵蚀性与钨的出色导热性和耐磨性相结合，使其成为 EDM 电极材料的最佳性能。

要详细了解钨铜以及为何选择它用于 EDM 相关应用，请下载我们关于电阻焊电极材料的报告。

工业技术