線切割鍍鋅線概述

而電極絲作為電火花切割加工中的重要耗材受到越來(lái)越多的重視，尤其是慢走絲線切割加工。可以說(shuō)線切割技術(shù)的發(fā)展，離不開(kāi)電極絲技術(shù)的同步發(fā)展。由于黃銅電極絲作為線切割領(lǐng)域里的第一代專業(yè)電極絲，早在1977年就進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售，所以從1979年鍍鋅電極絲的發(fā)明到今天，市場(chǎng)上不斷出現(xiàn)了各種各樣比普通黃銅絲性能更好的電極絲，而國(guó)內(nèi)大部分地區(qū)仍然將稱之為線切割銅線，或者線切割銅絲，而這些新型的鍍層電極絲則被稱為線切割鍍鋅線。

電極絲的熱物理特性是提高切割效率的關(guān)鍵。在電火花切割時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，其中的一些熱量被電極絲吸收走了，這會(huì)降低切割效率。如果太多的熱量損耗在電極絲上，電極絲就會(huì)因過(guò)熱而熔斷。因此需要電極絲表面能夠快速氣化，并在電極絲得到冷卻的同時(shí)把熱能釋放到工件上。材料受熱達(dá)到熔點(diǎn)后就會(huì)氣化，產(chǎn)生氣化壓力。熔點(diǎn)低的材料更容易氣化，可以幫助把廢渣吹離切縫。當(dāng)電極絲和工件在切割表面處是氣化而不是熔化時(shí)，產(chǎn)生的是氣體而不是熔融的金屬顆粒，就能有效的改善沖洗過(guò)程，因?yàn)橐獩_走的顆粒少了。

所以電極絲所應(yīng)該具有的一個(gè)典型特性就是低熔點(diǎn)和高氣化壓力，而冶金學(xué)家在研究電極絲的沖洗性時(shí)要考慮的材料兩大特性也分別為熔點(diǎn)以及氣化壓力。

由于低熔點(diǎn)的鋅對(duì)于改善電極絲的放電性能有著明顯的作用，而黃銅中鋅的比例又受到限制，所以人們想到了在黃銅絲外面再加一層鋅，這就產(chǎn)生了鍍鋅電極絲。1979年瑞士幾位工程師發(fā)明的這種方法，使電極絲的發(fā)展向前邁進(jìn)了一大步，并導(dǎo)致了更多新型鍍層電極絲的出現(xiàn)。

目前市場(chǎng)上較為成熟的這類(lèi)電極絲按應(yīng)用區(qū)分主要有以下幾種:

(1)標(biāo)準(zhǔn)型鍍鋅電極絲:芯材為黃銅，鍍層為100%鋅。一般采用電鍍工藝，鍍層較薄。這種鍍鋅絲最大的特點(diǎn)是放電性能穩(wěn)定，切割速度也可比黃銅絲提高10-30%，特別適用于四次切割以上的精密加工。但是這種電極絲制造過(guò)程中最難解決的是掉粉的問(wèn)題，目前只有德國(guó)和法國(guó)的少數(shù)制造商生產(chǎn)的品質(zhì)較好，例如德國(guó) Berkenhoff公司的COBRA CUT A、MEGACUT A，德國(guó)Heinrich Stamm公司的STAMMCUT ZC900和ZC950，法國(guó)Thermocompact公司的Thermo SWA，德國(guó)buchem公司的bunol A、bunol TA等等。

(2)速度型鍍鋅電極絲:芯材為黃銅，鍍層為銅鋅合金。采用多種工藝制造，鍍層要厚些。這種鍍鋅絲的切割速度比標(biāo)準(zhǔn)行鍍鋅絲可提高10%左右，適合大多數(shù)的高效率加工，是目前國(guó)際市場(chǎng)上的主流產(chǎn)品，以韓國(guó)產(chǎn)品為主要代表。

(3)擴(kuò)散退火型電極絲:芯材為純銅，通過(guò)擴(kuò)散工藝外包一層較厚的銅鋅合金(50:50)。這種鍍層需經(jīng)過(guò)一系列的熱處理過(guò)程，其顏色變?yōu)辄S褐色，表面是多孔的，它有助于改善沖洗性。這種電極絲的拉伸強(qiáng)度小于500 N/mm²，只適用于Charmilles和Ona等機(jī)型。常見(jiàn)的品牌有COBRA CUT D、BRONCO CUT X、MEGACUT D、SWX、STAMMCUT Xi、以及結(jié)合了最新的伽瑪鍍層工藝而達(dá)到最快切割速度的bunol TX等等

(4)伽瑪型鍍鋅絲:這是進(jìn)入二十一世紀(jì)后電極絲技術(shù)的一次突破，由美國(guó)和德國(guó)的兩項(xiàng)專利導(dǎo)致了鍍鋅電極絲性能的進(jìn)一步提升，同時(shí)又降低了制造成本。伽瑪型電極絲目前流行于美國(guó)和歐洲，常見(jiàn)品牌有德國(guó)的topas plus、bunol GS、bunol GT等等。

(5)精細(xì)型電極絲:一般電極絲的直徑最小只能到0.07mm，對(duì)于精細(xì)加工，有以下三種選擇:

鎢絲:直徑為0.02-0.10mm，拉伸強(qiáng)度為2700-2900 N/mm²。

鉬絲:直徑為0.05-0.10mm，拉伸強(qiáng)度為1500 N/mm²左右。

以上兩種產(chǎn)品價(jià)格比較昂貴。

鋼琴絲:芯材為制造鋼琴琴弦所用的高碳鋼，鍍層為黃銅，也有再鍍鋅的。直徑為0.03-0.10mm，拉伸強(qiáng)度為2100 N/mm²左右，是鎢絲和鉬絲的替代品。但是對(duì)于直徑0.02mm和個(gè)別機(jī)型如FANUC，只能使用鎢絲。

很多國(guó)內(nèi)的用戶在引進(jìn)高性能的線切割機(jī)的同時(shí)，忽視了電極絲的重要性，以為它只不過(guò)是一種普通的消耗品。不管什么機(jī)型或加工要求，黃銅絲都以其低廉的價(jià)格似乎成了唯一的選擇。在國(guó)內(nèi)，不僅幾乎所有的日本、臺(tái)灣和國(guó)產(chǎn)慢走絲機(jī)的用戶都只用黃銅絲，一些本來(lái)使用鍍鋅電極絲的Agie機(jī)和 Charmilles機(jī)用戶，也改用了"便宜"的黃銅絲，造成了相當(dāng)多的用戶以為"電極絲就是黃銅絲"這一行業(yè)內(nèi)的誤區(qū)。

黃銅絲的各種特性決定了其本身存在著一些無(wú)法避免的缺陷:加工速度無(wú)法提高，表面質(zhì)量和加工精度受到局限等。目前，在歐美和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家，以鍍鋅電極絲為主的高性能電極絲正在逐漸取代黃銅絲。同時(shí)，除了早已將鍍鋅電極絲作為標(biāo)準(zhǔn)配置的線切割機(jī)制造商Agie、Charmilles和ONA外，現(xiàn)在Mitsubishi和 Sodick公司也在最新的機(jī)型上增加了采用鍍鋅絲的模式和加工參數(shù)，使這些設(shè)備的切割速度較之采用黃銅絲顯著提升了30%~50%。雖然隨著各種更好性能的鍍層電極絲的出現(xiàn)和普及，黃銅絲的市場(chǎng)份額呈不斷下降的趨勢(shì)，但是，由于它成本低廉，并且能滿足普通的加工需求，因此還會(huì)繼續(xù)得到廣泛的應(yīng)用。同時(shí)越來(lái)越多的用戶開(kāi)始關(guān)注鍍鋅電極絲的應(yīng)用。與普通的黃銅絲相比，鍍層電極絲具有較大的優(yōu)勢(shì):

(1) 切割速度高，不易斷絲。品質(zhì)好的鍍鋅電極絲切割速度可比黃銅絲快30-50%。

(2) 加工工件的表面質(zhì)量好，無(wú)積銅，變質(zhì)層得到改善，因此工件表面的硬度更高，模具的壽命延長(zhǎng)。

(3) 加工精度提高，特別是尖角部位的形狀誤差、厚工件的直線度誤差等均比黃銅絲有改善。

(4) 導(dǎo)絲咀等部件的損耗減小，鋅的硬度比黃銅低，同時(shí)鍍鋅絲不象黃銅絲那樣有很多銅粉，所以不容易堵塞導(dǎo)絲咀，污染相關(guān)部件。

一、電極絲選擇基本原則

(1)設(shè)備狀況是基礎(chǔ)

新設(shè)備一定要用質(zhì)量好的絲，這樣才能兌現(xiàn)你買(mǎi)設(shè)備時(shí)所期待的性能;舊設(shè)備可以針對(duì)性能做些候補(bǔ)。

(2)加工要求決定一切

在特定的加工要求下，往往只有選對(duì)電極絲才能達(dá)到要求，否則費(fèi)時(shí)費(fèi)工。

(3)成本核算說(shuō)了算

效益第一，使用貴的電極絲也許反而降低了加工成本，所以精明的用戶一定會(huì)應(yīng)用成本核算來(lái)確定適合自己的電極絲。

二、什么情況下可以使用黃銅絲?

1)加工任務(wù)不飽滿，設(shè)備加工能力過(guò)剩，開(kāi)機(jī)時(shí)間不足的;

2)加工要求一般，且加工厚度普遍小于50mm的;

三、什么情況下應(yīng)該選用鍍鋅絲?

1)加工任務(wù)飽滿， 24小時(shí)開(kāi)機(jī)的;

2)加工能力不足，擬添置新設(shè)備，或需要外發(fā)加工的;

3)加工厚度普遍大于50mm的;

4)加工要求高(精度、表面粗糙度)的;

5)加工硬質(zhì)合金等難加工的材料;

6)擁有Agie、Charmilles、Ona、Mitsubishi等有內(nèi)置鍍鋅絲加工參數(shù)的新設(shè)備的。雖然這些設(shè)備都可以使用普通的黃銅絲，但是只有使用鍍鋅絲才能真正發(fā)揮出設(shè)備最好的性能。

四、什么情況下應(yīng)該選用特定的電極絲?

(1)高厚度加工:一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)加工的工件較厚時(shí)(通常超過(guò)100mm以上)，加工速度明顯降低，并且加工面的直線度誤差會(huì)很大。此時(shí)可采用鋼芯絲加工，明顯改善速度和精度。

(2)沖水不良狀態(tài)的加工:例如大斜度加工、工件厚度不規(guī)則，變化范圍較大的加工和多個(gè)工件疊加起來(lái)的加工等等。沖水不良容易造成斷絲，加工速度因而下降。同時(shí)，也會(huì)導(dǎo)致二次放電增加，影響表面質(zhì)量。

(3)工件材料難以加工:例如石墨、銅、鋁合金等較難切割的材料。

(4)四次切割以上的精密加工，只能選擇品質(zhì)最好的電極絲。

從加工材料、切割速度、輪廓精度、表面質(zhì)量到工廠的運(yùn)行模式等方面看，現(xiàn)在的線切割加工有著比過(guò)去更多的變化。對(duì)于這些相互起作用的變數(shù)來(lái)說(shuō)，只有選擇合適的電極絲才能使工廠對(duì)加工效率、加工成本和加工質(zhì)量整體進(jìn)行優(yōu)化。"不同的加工，采用不同的電極絲"這一概念開(kāi)始為越來(lái)越多的線切割用戶所接受。國(guó)內(nèi)現(xiàn)在既有全面采用鍍鋅絲的企業(yè)，也有部分采用的用戶，例如加工繁忙時(shí)用鍍鋅絲，空閑時(shí)用黃銅絲，或者部分設(shè)備用鍍鋅絲。