电火花加工对模具寿命的影响

1、电火花加工对模具寿命的影响一、电火花加工的原理 电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导 电材料的特殊加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称 EDM 。 进行电火花加工时，放电电极和模具工件分别接脉冲电源的两极，并浸入工作液 中，或将工作液充入放电间隙。通过间隙自动控制系统控制放电电极向模具工件 进给，当两电极间的间隙达到一定距离时，两电极上施加的脉冲电压将工作液击 穿，产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能，温度可高达一万摄氏度以上，压 力也有急剧变化，从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化， 并爆炸式地飞溅到工作液中，迅速冷凝，形成固

2、体的金属微粒，被工作液带走。 这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹，放电短暂停歇，两电极间工作液 恢复绝缘状态。紧接着，下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿，产生火花放 电，重复上述过程。这样，虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少，但因每秒有成 千上万次脉冲放电作用，就能蚀除较多的金属，具有一定的生产率。在保持工作电极与模具工件之间恒定放电间隙的条件下，一边蚀除模具工件 金属，一边使工作电极不断地向工件进给，最后便加工出与工具电极形状相对应 的形状来。因此，只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方 式，就能加工出各种复杂的型面。工作电极通常用导电性好、熔点较高、易加工的

3、耐电蚀材料，如铜、石墨、 铜钨合金和钼等。在加工过程中，工具电极也有损耗， 但小于工件金属的蚀除量， 甚至接近于无损耗。 工作液作为放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等 作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质，如煤油、去离子 水和乳化液等。二、电火花加工对模具表面的影响电火花加工 （EDM） 是模具制造的主要加工方法 ,电火花加工后的模具表面所产 生的变质层 ,其化学成分、金相组织、力学性能等均有所变化 ,会对模具成形表面产 生一系列的负面影响 ,如使表面显微硬度发生变化、产生残余拉应力与显微裂纹、 耐疲劳性下降等 ,严重影响模具制造质量和使用寿命。模具表面受到 EDM 工

4、艺影响的层面，称为 EDM 变质层。图中所示的 EDM 变质层由熔化凝固层（俗称白层） 、重新淬火层、过度回火层（热影响区）构成：白层是由于表面虽被加热至熔融状态，但温度并不足以使熔融物进入电极与 工件间隙并被冲洗掉而形成的。 EDM 工艺会改变这一层面的金相组织和其特性， 这是因为该层是在冲洗过程中，由无法去除的熔融金属在绝缘液中迅速冷却并重 新凝固而形成的。白层中会产生大量微裂纹，如图所示，白层中产生的微裂纹清 晰可见。如果 EDM 变质层太厚或未采用 EDM 精加工或抛光工艺将其去除，微裂 纹就会在压铸生产的过程中 ,因模具表面受热交变应力逐渐扩展而导致模具早期龟 裂甚至模具整体破裂的发

5、生。三、如何消除电火花加工对压铸模具的影响EDM 加工型面时， 电极与型面之间的电介液应保持足够快的流速， 以冲走熔 屑，防止电极与型面之间因熔屑短路打火造成型面熔坑缺陷。EDM 细放电加工应尽量采用低的电流及高频率， EDM 加工后型面应采用打 磨、喷沙、抛丸等方法去除表面变质层，再经去应力回火以消除电火花加工所产 生的不良影响。1、打磨：白亮层去除后，最好再打磨相同的时间以彻底去除变质层；2、喷沙及抛丸：去除 EDM 白层及表面刀痕等缺陷；消除电火花加工产生的残余拉应力，并形成压应力； 提高表面冲击抗力 ,3、去应力回火温度比先前回火温度低10-25 C并根据模具厚度保温3至5小时，以消除

6、电火花 等后续加工产生的加工应力，提高模具表面韧性及塑性降低模具早期龟裂及开裂 的风险。四、注意事项1、线切割加工（ WEDM ）原理与电火花相同，所以线切割加工后亦应按以上方法 做应力消除。2、热处理后的模具精加工如有使用电火花作业，应在试模合格后立即做应力消除 处理；以防止模具在生产过程中早期失效。3、如果压铸模具须要做表面氮化处理的，应尽可能采用软氮化工艺，型面氮化层 总深度最好小于 0.05mm ，且无化合物白层；在氮化处理前必须做应力消除处理。 以避免电火花和氮化处理所产生白层及应力造成模具使用中的裂纹。五、电火花参数与白亮层之间的关系 放电加工是借助于放电所产生的高温而使工件表面熔

7、化的加工方法。放电加工广 泛应用于复杂模具的生产上。 由于放电加工显著提高了操作技术、 生产力和加工精度， 同时可对预硬材料进行加工，对非常复杂的模具型腔（如窄深槽、死角等）显示了特 别的优越性，因而倍受人们的欢迎，但这种方法在模具表面（被加工面）遗留了一层 硬面脆（约几十微米）的放电白层（依次为组织粗大的再凝固层，布满高密度微裂纹 的再淬硬层和回火层） ，白亮层若不彻底清除， 将使微裂纹遗留于模面上成为缺陷源，拉应力，这种应力若不去除，则会与后续的磨削加工应力（7080Mpa ）及热处理淬火应力（高达1600Mpa ）交互叠加而引起应力集中，从而引起模块的剧烈变形甚至开 裂。因此，在模具制造中，对放电