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核心提示：
電火花加工作為一種特種精密加工技術(shù)，近年來得到了迅速的發(fā)展。線切割技術(shù)的發(fā)展，離不開電極絲技術(shù)的同步發(fā)展。從1979年鍍鋅電極絲的發(fā)明到今天，市場上不斷出現(xiàn)了各種各樣比普通黃銅絲性能更好的電極絲，電極絲的正確選用已經(jīng)成為使線切割機(jī)的性能得到最大限度的發(fā)揮并為用戶創(chuàng)造更多利潤的關(guān)鍵。
電火花加工作為一種特種精密加工技術(shù)，近年來得到了迅速的發(fā)展。特別是慢走絲線切割加工，已經(jīng)成為模具制造和金屬加工行業(yè)必不可少的加工手段。線切割技術(shù)的發(fā)展，離不開電極絲技術(shù)的同步發(fā)展。因?yàn)榫�切割機(jī)的切割效率和切割質(zhì)量與電極絲的性能緊密相關(guān)，而電極絲技術(shù)的突破往往會(huì)導(dǎo)致線切割機(jī)設(shè)計(jì)的革新。從1979年鍍鋅電極絲的發(fā)明到今天，市場上不斷出現(xiàn)了各種各樣比普通黃銅絲性能更好的電極絲，電極絲的正確選用已經(jīng)成為使線切割機(jī)的性能得到最大限度的發(fā)揮并為用戶創(chuàng)造更多利潤的關(guān)鍵。
現(xiàn)在，在歐美和日本等發(fā)達(dá)國家，以鍍鋅電極絲為主的高性能電極絲正在逐漸取代放電性能受到很大局限的黃銅絲。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和Charmilles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有30%~50%的顯著提升。
但是在國內(nèi)，前幾年由于歐洲進(jìn)口的鍍鋅電極絲價(jià)格較高，不僅幾乎所有的日本、臺(tái)灣和國產(chǎn)慢走絲機(jī)的用戶都只用黃銅絲，一些本來使用鍍鋅電極絲的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)。有不少國內(nèi)的用戶在引進(jìn)最新高性能的線切割機(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。從2002年起，來自韓國的性價(jià)比較好的鍍鋅電極絲在廣東地區(qū)為不少用戶所采用，取得了明顯的效益，至2003年行業(yè)內(nèi)越來越多的用戶開始關(guān)注鍍鋅電極絲的應(yīng)用，"不同的加工，采用不同的電極絲"這一概念開始為精明的線切割用戶所接受。實(shí)際上現(xiàn)在的線切割加工有著比過去更多的變化，從加工材料、切割速度、輪廓精度、表面質(zhì)量到工廠的運(yùn)行模式等等。對于這些相互起作用的變數(shù)來說，只有選擇合適的電極絲才能使工廠對加工效率、加工成本和加工質(zhì)量整體進(jìn)行優(yōu)化。
一、電極絲的性能
高性能的電極絲必須是各種有用特性的有機(jī)組合，那么電極絲有哪些有用的特性呢？
1、電氣特性
現(xiàn)代線切割電源對電極絲提出了嚴(yán)格的要求。它要能承受峰值超過700安培或平均值超過45安培的大切割電流，而且能量的傳輸必須非常有效，才能提供為達(dá)到高表面光潔度（0.2Ra以上）所需的高頻脈沖電流。這取決于電極絲的電阻或電導(dǎo)率。紫銅是電導(dǎo)率最高的材料之一，它被用來作為衡量其他材料的基準(zhǔn)。紫銅的電導(dǎo)率標(biāo)為100%IACS（國際退火紫銅標(biāo)準(zhǔn)），而黃銅的電導(dǎo)率為20%。
2、機(jī)械特性
拉伸強(qiáng)度：
拉伸強(qiáng)度是衡量材料在受到徑向負(fù)荷時(shí)抵抗斷裂的能力。它是用單位截面積所能承受的重量來標(biāo)度的，如英制的PSI（磅/平方英寸）或公制的N/mm2(牛頓/平方毫米)。紫銅屬于拉伸強(qiáng)度最低的材料（245N/mm2），而鉬則最高（1930N/mm2）。電極絲的拉伸強(qiáng)度取決于材料的選擇以及各種熱處理和拉伸處理工藝。電極絲有時(shí)被分為"軟絲"和"硬絲"，對于不同的設(shè)備和應(yīng)用來說，各有其長處。
記憶效應(yīng)：
這與電極絲的"軟"或"硬"直接相關(guān)。軟絲抽離線軸時(shí)沒有恢復(fù)成直線的記憶能力，所以無法用于自動(dòng)穿絲，但這對切割來說并沒有影響，因?yàn)榧庸r(shí)電極絲上是加了張力的。軟絲適用于上、下導(dǎo)絲咀不能傾斜的設(shè)備進(jìn)行超過7度的大斜度切割。而硬絲則是自動(dòng)穿絲機(jī)的最佳選擇，同時(shí)因?yàn)槔鞆?qiáng)度高，其抵抗因切割時(shí)電流和沖洗力造成絲的抖動(dòng)的能力較強(qiáng)。
延伸率：
延伸率是切割加工中由于張力和熱量引起電極絲長度變化的百分比。軟絲的延伸率可大到20%，而硬絲則小于2%。軟絲在斜度加工時(shí)，延伸率高的電極絲能更保證斜面的幾何精度，并且較軟的電極絲在導(dǎo)絲咀中滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)也較校不過電極絲進(jìn)入切割區(qū)后軟絲的抖動(dòng)程度比硬絲大，所以還得折中考慮。
3、幾何特性
在線切割技術(shù)發(fā)展的早期（1969年到七十年代中期），對電極絲幾乎沒有做任何的研究，用的是現(xiàn)成的電機(jī)和電纜上的紫銅絲。而今天，高效率高精度的線切割機(jī)要求電極絲具有誤差極小的幾何特性。電極絲制造的最后工序是采用多個(gè)寶石拉絲模來得到光滑、圓度極好、絲徑公差為+/-0.001mm的成品。另一方面，還有一些電極絲卻特意設(shè)計(jì)成具有相對粗糙的表面，可以提高切割速度。
4、熱物理特性
電極絲的熱物理特性是提高切割效率的關(guān)鍵。這些特性是通過合金成分的配比或基礎(chǔ)芯材的選擇來確定的。
熔點(diǎn)：
電極絲的熔點(diǎn)是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。由于電極絲通過導(dǎo)絲咀時(shí)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以及沖洗力和放電等因素，電極絲在切割時(shí)是有抖動(dòng)的。這將造成無數(shù)次的極小的短路，使切割過程減慢。電極絲工作時(shí)如果在外徑上能夠損耗一些，這樣它在面對切口方向的空隙可以防止或減少短路效應(yīng)。同時(shí)它在背對切口方向的空隙有助于改善沖洗作用，可以更好的去除加工廢屑。電極絲外徑的損耗不會(huì)影響加工精度，因?yàn)樾碌碾姌O絲在不斷的進(jìn)給。這是冶金學(xué)家在研究電極絲的沖洗性時(shí)要考慮的材料的兩個(gè)特性之一。
氣化壓力：
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)因過熱而熔斷。因此需要電極絲表面能夠快速氣化，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。電極絲所應(yīng)該具有的另一個(gè)特性就是低熔點(diǎn)和高氣化壓力，可以幫助把廢渣吹離切縫。這就是電極絲沖洗性好所應(yīng)該具備的另一個(gè)特性。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化的金屬顆粒。這反過來又改善了沖洗過程，因?yàn)橐獩_走的顆粒少了。
二、電極絲的種類與應(yīng)用
目前，市場上可選用的電極絲可分為以下幾類：
1、黃銅絲
黃銅絲是線切割領(lǐng)域中第一代專業(yè)電極絲。1977年，黃銅絲開始進(jìn)入市常這種電極絲曾帶來了切割速度上的突破，當(dāng)時(shí)對于厚度為50mm的工件，切割速度從12mm2/分鐘提高到25mm2/分鐘。是什么使速度翻了一倍呢？黃銅是紫銅與鋅的合金，最常見的配比是65%的紫銅和35%的鋅。當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)黃銅絲中的鋅由于熔點(diǎn)較低（420℃，而紫銅為1080℃）能夠改善沖洗性。在切割過程中，鋅由于高溫而氣化使得電極絲的溫度降低并把熱量傳送到工件的加工面上。理論上講，鋅的比例越高越好，不過在黃銅絲的制造過程中，當(dāng)鋅的比例超過40%后，電極絲的α單相結(jié)晶結(jié)構(gòu)變成了α和β雙相
電火花加工作為一種特種精密加工技術(shù)，近年來得到了迅速的發(fā)展。特別是慢走絲線切割加工，已經(jīng)成為模具制造和金屬加工行業(yè)必不可少的加工手段。線切割技術(shù)的發(fā)展，離不開電極絲技術(shù)的同步發(fā)展。因?yàn)榫�切割機(jī)的切割效率和切割質(zhì)量與電極絲的性能緊密相關(guān)，而電極絲技術(shù)的突破往往會(huì)導(dǎo)致線切割機(jī)設(shè)計(jì)的革新。從1979年鍍鋅電極絲的發(fā)明到今天，市場上不斷出現(xiàn)了各種各樣比普通黃銅絲性能更好的電極絲，電極絲的正確選用已經(jīng)成為使線切割機(jī)的性能得到最大限度的發(fā)揮并為用戶創(chuàng)造更多利潤的關(guān)鍵。
現(xiàn)在，在歐美和日本等發(fā)達(dá)國家，以鍍鋅電極絲為主的高性能電極絲正在逐漸取代放電性能受到很大局限的黃銅絲。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和Charmilles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有30%~50%的顯著提升。
但是在國內(nèi)，前幾年由于歐洲進(jìn)口的鍍鋅電極絲價(jià)格較高，不僅幾乎所有的日本、臺(tái)灣和國產(chǎn)慢走絲機(jī)的用戶都只用黃銅絲，一些本來使用鍍鋅電極絲的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)。有不少國內(nèi)的用戶在引進(jìn)最新高性能的線切割機(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。從2002年起，來自韓國的性價(jià)比較好的鍍鋅電極絲在廣東地區(qū)為不少用戶所采用，取得了明顯的效益，至2003年行業(yè)內(nèi)越來越多的用戶開始關(guān)注鍍鋅電極絲的應(yīng)用，"不同的加工，采用不同的電極絲"這一概念開始為精明的線切割用戶所接受。實(shí)際上現(xiàn)在的線切割加工有著比過去更多的變化，從加工材料、切割速度、輪廓精度、表面質(zhì)量到工廠的運(yùn)行模式等等。對于這些相互起作用的變數(shù)來說，只有選擇合適的電極絲才能使工廠對加工效率、加工成本和加工質(zhì)量整體進(jìn)行優(yōu)化。
一、電極絲的性能
高性能的電極絲必須是各種有用特性的有機(jī)組合，那么電極絲有哪些有用的特性呢？
1、電氣特性
現(xiàn)代線切割電源對電極絲提出了嚴(yán)格的要求。它要能承受峰值超過700安培或平均值超過45安培的大切割電流，而且能量的傳輸必須非常有效，才能提供為達(dá)到高表面光潔度（0.2Ra以上）所需的高頻脈沖電流。這取決于電極絲的電阻或電導(dǎo)率。紫銅是電導(dǎo)率最高的材料之一，它被用來作為衡量其他材料的基準(zhǔn)。紫銅的電導(dǎo)率標(biāo)為100%IACS（國際退火紫銅標(biāo)準(zhǔn)），而黃銅的電導(dǎo)率為20%。
2、機(jī)械特性
拉伸強(qiáng)度：
拉伸強(qiáng)度是衡量材料在受到徑向負(fù)荷時(shí)抵抗斷裂的能力。它是用單位截面積所能承受的重量來標(biāo)度的，如英制的PSI（磅/平方英寸）或公制的N/mm2(牛頓/平方毫米)。紫銅屬于拉伸強(qiáng)度最低的材料（245N/mm2），而鉬則最高（1930N/mm2）。電極絲的拉伸強(qiáng)度取決于材料的選擇以及各種熱處理和拉伸處理工藝。電極絲有時(shí)被分為"軟絲"和"硬絲"，對于不同的設(shè)備和應(yīng)用來說，各有其長處。
記憶效應(yīng)：
這與電極絲的"軟"或"硬"直接相關(guān)。軟絲抽離線軸時(shí)沒有恢復(fù)成直線的記憶能力，所以無法用于自動(dòng)穿絲，但這對切割來說并沒有影響，因?yàn)榧庸r(shí)電極絲上是加了張力的。軟絲適用于上、下導(dǎo)絲咀不能傾斜的設(shè)備進(jìn)行超過7度的大斜度切割。而硬絲則是自動(dòng)穿絲機(jī)的最佳選擇，同時(shí)因?yàn)槔鞆?qiáng)度高，其抵抗因切割時(shí)電流和沖洗力造成絲的抖動(dòng)的能力較強(qiáng)。
延伸率：
延伸率是切割加工中由于張力和熱量引起電極絲長度變化的百分比。軟絲的延伸率可大到20%，而硬絲則小于2%。軟絲在斜度加工時(shí)，延伸率高的電極絲能更保證斜面的幾何精度，并且較軟的電極絲在導(dǎo)絲咀中滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)也較校不過電極絲進(jìn)入切割區(qū)后軟絲的抖動(dòng)程度比硬絲大，所以還得折中考慮。
3、幾何特性
在線切割技術(shù)發(fā)展的早期（1969年到七十年代中期），對電極絲幾乎沒有做任何的研究，用的是現(xiàn)成的電機(jī)和電纜上的紫銅絲。而今天，高效率高精度的線切割機(jī)要求電極絲具有誤差極小的幾何特性。電極絲制造的最后工序是采用多個(gè)寶石拉絲模來得到光滑、圓度極好、絲徑公差為+/-0.001mm的成品。另一方面，還有一些電極絲卻特意設(shè)計(jì)成具有相對粗糙的表面，可以提高切割速度。
4、熱物理特性
電極絲的熱物理特性是提高切割效率的關(guān)鍵。這些特性是通過合金成分的配比或基礎(chǔ)芯材的選擇來確定的。
熔點(diǎn)：
電極絲的熔點(diǎn)是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。由于電極絲通過導(dǎo)絲咀時(shí)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，以及沖洗力和放電等因素，電極絲在切割時(shí)是有抖動(dòng)的。這將造成無數(shù)次的極小的短路，使切割過程減慢。電極絲工作時(shí)如果在外徑上能夠損耗一些，這樣它在面對切口方向的空隙可以防止或減少短路效應(yīng)。同時(shí)它在背對切口方向的空隙有助于改善沖洗作用，可以更好的去除加工廢屑。電極絲外徑的損耗不會(huì)影響加工精度，因?yàn)樾碌碾姌O絲在不斷的進(jìn)給。這是冶金學(xué)家在研究電極絲的沖洗性時(shí)要考慮的材料的兩個(gè)特性之一。
氣化壓力：
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)因過熱而熔斷。因此需要電極絲表面能夠快速氣化，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。電極絲所應(yīng)該具有的另一個(gè)特性就是低熔點(diǎn)和高氣化壓力，可以幫助把廢渣吹離切縫。這就是電極絲沖洗性好所應(yīng)該具備的另一個(gè)特性。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化的金屬顆粒。這反過來又改善了沖洗過程，因?yàn)橐獩_走的顆粒少了。
二、電極絲的種類與應(yīng)用
目前，市場上可選用的電極絲可分為以下幾類：
1、黃銅絲
黃銅絲是線切割領(lǐng)域中第一代專業(yè)電極絲。1977年，黃銅絲開始進(jìn)入市常這種電極絲曾帶來了切割速度上的突破，當(dāng)時(shí)對于厚度為50mm的工件，切割速度從12mm2/分鐘提高到25mm2/分鐘。是什么使速度翻了一倍呢？黃銅是紫銅與鋅的合金，最常見的配比是65%的紫銅和35%的鋅。當(dāng)時(shí)發(fā)現(xiàn)黃銅絲中的鋅由于熔點(diǎn)較低（420℃，而紫銅為1080℃）能夠改善沖洗性。在切割過程中，鋅由于高溫而氣化使得電極絲的溫度降低并把熱量傳送到工件的加工面上。理論上講，鋅的比例越高越好，不過在黃銅絲的制造過程中，當(dāng)鋅的比例超過40%后，電極絲的α單相結(jié)晶結(jié)構(gòu)變成了α和β雙相
