高端火花油在模具制造中的應(yīng)用
瀏覽：1205 發(fā)布日期：2021-02-24 03:28:39
電火花成型加工已成為模具及零件三維內(nèi)外型面、型腔加工的重要手段之一。在模具制造技術(shù)迅速發(fā)展的今天，深入了解電火花加工液的相關(guān)知識，更好地選擇和使用，對提高電火花成型加工整個(gè)環(huán)節(jié)的效率起著重要作用。
模德石化作為專業(yè)的潤滑油供應(yīng)商，在此文中就電火花加工液的發(fā)展變化，及其使用要點(diǎn)和應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行全面介紹，助力模具制造企業(yè)提高效率。
01主要作用及性能火花加工液（亦稱放電加工油、放電油，火花油）主要作用及性能
（1）低粘度：冷卻性好，流動(dòng)性好，加工屑容易排出。
（2）高閃火點(diǎn)、高沸點(diǎn)：閃火點(diǎn)高，不易起火；沸點(diǎn)高，不易汽化、損耗。
（3）絕緣性好：以維系工具電極與工件之間的適當(dāng)?shù)慕^緣強(qiáng)度。
（4）臭味?。杭庸ぶ蟹纸獾臍怏w無毒，對人體無害，當(dāng)然無分解氣體最好。
（5）對加工件不污染、不腐蝕。
（6）氧化安全性要好，壽命長。
（7）價(jià)格要便宜。
我國過去一直普遍采用煤油。煤油的缺點(diǎn)顯而易見，主要是因?yàn)殚W火點(diǎn)低（46℃左右），使用中會(huì)因意外疏忽導(dǎo)致火災(zāi)，加上其芳烴含量高易揮發(fā)，加工分解出有害氣體多等等原因。近年來，在引進(jìn)機(jī)床的同時(shí)，也引進(jìn)了國外不同類型的電火花加工液，豐富了我國油品種類。如何形成國產(chǎn)化電火花加工液，代替昂貴的進(jìn)口油，倡導(dǎo)一個(gè)競爭有序的市場，是擺在我們面前的任務(wù)。
02電火花工作液發(fā)展的三個(gè)階段（1）五、六十年代甚至以前開始的水基、油基兩大系列并用時(shí)期，基本上使用水和一般礦物油，如煤油、變壓器油等。
（2）七十年代至八十年代，開始生產(chǎn)電火花加工專用油，即適當(dāng)?shù)牡V物油加入適量的添加劑，油中含有較多芳烴。
（3）八十年代到九十年代開始，隨著環(huán)保要求提高，機(jī)床升級換代， 開始出現(xiàn)合成型、高速型和混合性電火花加工液。
目前，國外電火花加工液已進(jìn)入第三代，即開始使用高速合成型。但第二代（礦油型）和第一代（煤油）仍大量的在銷售市場，形成了三代用油并存的局面，日本石油公司及相配套的EDM設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)，已形成電火花加工液系列，質(zhì)優(yōu)但價(jià)格昂貴，大部分已出口，當(dāng)然也高價(jià)買到我國市場。
我國市場上，目前品種煩雜、質(zhì)量偏低，基本上停留在國外第一、第二階段。我們應(yīng)該參照國外經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)國外技術(shù)，研制更高檔的價(jià)廉的高速、合成型低芳烴的電火花加工液，建立完整的評價(jià)方法和產(chǎn)品規(guī)格，以滿足市場的需要，以提高我們產(chǎn)品的水平。
03電火花加工液的類質(zhì)量變化1、水基及一般礦物油型
這是第一代產(chǎn)品水基工作液僅局限于電火花高速穿孔加工等及少數(shù)類型使用，絕緣性、電極消耗、防銹性等都很差，成型加工基本不用。而以煤油為代表的礦物油，也逐漸被專用的礦物質(zhì)型火花油所代替。如日本石油公司生產(chǎn)的ED電火花加工油，阿拉爾公司生產(chǎn)的FE、RP、A ralub Reihe，寧波潤達(dá)模具潤滑油有限公司生產(chǎn)的DY-2電火花加液等Mobil美孚、BP性如下所示：
表1 礦物油型電火花油的性狀
上述表中，幾種油的粘度都較低，在1.3-2.2mm2/S（40℃），具有良好的排屑性和排除積炭的作用，但閃火點(diǎn)偏低。而阿拉爾公司的RP粘度高到3.2 mm2/S（40℃）,閃點(diǎn)也較高，到120 ℃，實(shí)際指標(biāo)也不很理想。通常商品電火花油中加有酚類抗氧劑，色度變深；由于加工深度不太高，常含有一定量的芳烴，導(dǎo)致油品的安全性差，有臭味，煤油芳烴含量高（17%），對皮膚也有刺激。唯一的原因就是，礦物型產(chǎn)品的價(jià)格低廉，并且有一定含量的芳烴含量，對提高其加工速度有利。因而，在國內(nèi)截止現(xiàn)在80-90年代礦物型電火花油曾占有80-90 %的市場份額。
2、合成型（或半合成型）電火花加工液
由于礦物油放電加工時(shí)，對人體健康有影響。隨著數(shù)控成型機(jī)數(shù)量的增多，加工對象的精度、表面粗糙度、加工生產(chǎn)率都在提高，因此，對工作液的要求也日益提高。到了80年代，開始有了合成型油，主要指正構(gòu)烷烴和異構(gòu)烷烴。由于不加酚類抗氧劑，因此，油顏色水白透亮，幾乎不含芳烴，幾乎沒有異味。然而，我們國內(nèi)80年代曾進(jìn)行過合成型碳?xì)浠衔?mdash;—電火花加工液的研制，由于產(chǎn)量低、成本高，只供少數(shù)科研，軍工單位使用。我們的市場已被國外的產(chǎn)品占有了相當(dāng)一大群客戶。目前，我國三家大的生產(chǎn)廠商，已完全有能力生產(chǎn)這一部分油，而且價(jià)格低廉。缺點(diǎn)是合成型油不含芳烴，故加工速度稍低于礦物油型的電火花加工液，已如表2所示。
表2 合成型工作液的性狀
說明：S為日本部石油公司S油；JET為日本ス-ハ-Jetフフ+油；A、B、C為其他國家其他產(chǎn)品；這一部分油在使用工藝指標(biāo)（電極質(zhì)量相對損耗、工件質(zhì)量蝕除速度、工件表面粗糙度）均優(yōu)質(zhì)煤油及礦物加工液，且使用成本不高。
3、高速合成型電火花加工液
高速合成型在合成型的基礎(chǔ)上，加入聚丁烯等類似添加劑，旨在提高電蝕速度、提高效率。日本石油公司、瑞土、德國等公司研制加入了聚丁烯、乙烯，乙烯烴的聚合物和環(huán)苯類芳烴化合物等。電火花加工過程中，其熔融金屬的溫度常常達(dá)到104℃，因此，工作液必須要有良好的冷卻性，迅速將其冷卻。工作液閃點(diǎn)、沸點(diǎn)低，則因熔融金屬溫度高而蒸發(fā)的蒸汽膜，冷卻金屬熔融物的時(shí)間會(huì)變長。加入聚合物后，沸點(diǎn)高的聚合物將迅速破壞蒸汽膜，提高了冷卻效率，從而也提高了加工速度。
這種添加劑成本高，工藝不易掌握，通常脂肪烴類聚合物加多了，容易引起電弧現(xiàn)象，并不是很適用。而且日本公司推出的系列價(jià)格昂貴，客戶應(yīng)慎重選擇使用，雖然其加工速度會(huì)提高一些。
04電火花加工液的使用要點(diǎn)電火花加工液由于高閃點(diǎn)、低粘度，能疏通放電通道，快速排渣，沉淀金屬顆粒、炭粉。而且芳烴含量低，氧化安定性好，這樣熱穩(wěn)定性更好、壽命長、使用價(jià)值高。
1 閃點(diǎn)盡量高的前提下，粘度要低。因?yàn)樵陔娂庸み^程中，可放電的接觸面距離是0.03mm-0.06mm，低粘度，油的滲透性好、導(dǎo)熱性好，電極與工件之間不易產(chǎn)生金屬或石墨顆粒對工件表面的二次放電，這樣一方面能提高表面的粗糙度，又能相對防止電極積炭率。因此，電火花加工液持續(xù)低粘度的保證，是要靠該產(chǎn)品煉制蒸餾的深度。即使加入了添加劑，也是在精密煉制工藝中加入的，而這是保證其熱穩(wěn)定性、氧化安定性的根本。
2 操作工藝的改進(jìn)，加入混粉的工藝方法。首次嘗試的，最成功的應(yīng)是日本石油公司同日本Sodick、牧野等廠商的結(jié)合，生產(chǎn)出一些混合粉末。如硅粉、鉻粉、白色粉末等。
粉末的特點(diǎn)：
（1）通過攪拌可使加工液更均勻、更穩(wěn)定實(shí)施放電。
（2）使加工表面波紋減少，尤其適合大面積的塑料模具。
（3）大型石墨電極及筋條加工時(shí)，能均勻、穩(wěn)定的高速放電。
（4）實(shí)施鏡面電火花成型加工時(shí)，可使精加工時(shí)間縮短20%-30%。
表3 介紹幾種有效的粉末添加劑
Sodick沙迪克的白色粉末Pikagn White；牧野的硅粉等。
注：1、威氏顯微硬度是從加工表面開始到0.5μm的測量數(shù)據(jù)（載荷為1kg）。2、在每1㎝2預(yù)加工面積（Rmax7μm）上，用添加粉末加工液所需的加工時(shí)間。3、相對Rmax7μm的預(yù)加工表面，用不同添加液加工時(shí)的電極損耗長度。4、相對100L加工液，所需要的濃縮液的價(jià)格。
3 第二代電火花加工液的使用壽命兩年左右，更換周期是二年一次。當(dāng)電火花加工液陳舊時(shí)，會(huì)使加工速度緩慢，還要注意工作液的液壓要調(diào)節(jié)合適。
4 在鋁合金模具、陶瓷放電加工中有特殊的作用。由于鋁合金、鉛錫合金等材質(zhì)易加工，但電蝕的碎末排渣困難，質(zhì)輕且附著性好，要求電火花加工液的粘度一定要小，這樣電加工過程中，不易產(chǎn)生二次放電。
5 在塑性材料如碳化矽、氰化物、硼化鋯等高強(qiáng)度陶瓷的放電加工中，使用電晶體脈沖（動(dòng)）的方式來刻模放電加工，并要求在優(yōu)質(zhì)電火花加工液中進(jìn)行，其施與電壓在100V以下，電極材料則用鈍銅。
05結(jié)束語在日益迅速發(fā)展的鍛造、壓鑄、沖壓、塑膠模具加工技術(shù)中，電加工技術(shù)不斷發(fā)展與完善，就要求對配套的電火花加工液要會(huì)正確地選擇和使用。國外雖然已用到第三代加工液，而我國電火花加工中，使用第一代、第二代已經(jīng)能完全滿足市場需求。我們業(yè)內(nèi)人士，已經(jīng)在研制更好、更經(jīng)濟(jì)的工作液，已取代進(jìn)口油，并以合適的價(jià)格推廣，在引導(dǎo)維護(hù)這個(gè)市場，滿足市場需求，并致力為電加工事業(yè)做貢獻(xiàn)。
