浅谈电参数对石墨电极相对损耗的影响

石 磊

辽宁装备制造职业技术学院（沈阳 110161）

浅谈电参数对石墨电极相对损耗的影响

石 磊

辽宁装备制造职业技术学院（沈阳 110161）

在电火花加工中，电极损耗是产生加工误差的主要原因之一。为了提高加工精度、缩短加工周期、提高电火花设备的利用率，掌握工具电极损耗的规律，设法降低损耗是非常重要的。

特种加工 电火花加工 电极损耗 电参数

在电火花加工中，放电原理是利用工具和工件正负极的火花放电爆炸来去除工件材料，火花放电是双向的，不仅会蚀除工件的部分，形成加工，还会对电极造成一定的损耗。加工中，电极损耗是产生加工误差的主要原因之一，是影响电火花成型加工精度和质量的重要工艺指标。因此，研究影响电极损耗的因素，掌握电极损耗的规律，并设法降低损耗，延长电极使用寿命是我们的一项重要课题。

电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。绝对损耗VE是单位时间内电极的损耗量，可分为体积损耗VEw、质量损耗VEm和长度损耗VEL。相对损耗θ是电极的绝对损耗和工件加工速度的百分比，生产中，衡量某种工具电极是否耐损耗，不仅看工具电极损耗速度即绝对损耗VE，还要看所达到的加工速度Vw，即每蚀除单位重量金属工件，工具相对损耗了多少，常以此来给衡量电极的耐损耗程度和加工性能。因此，常用相对损耗θ作为衡量工具电极损耗的重要指标。可分为体积相对损耗θ、重量相对损耗θE和长度相对损耗θL。加工中常采用长度相对损耗较为直观，测量方便。但因电极部位不同，损耗不同，长度相对损耗还可分为角部损耗、边损耗、端面损耗，如图1所示，相对损耗的顺序为角部损耗＞边损耗＞端面损耗。

图 1 电极损耗长度说明

影响石墨电极加工损耗的主要因素有电参数，即脉冲宽度、峰值电流、脉冲间隔和加工面积、冲油或抽油、加工极性、电极材料、电极形状、石墨颗粒尺寸、工件材料等非电参数。主要通过系列实验结果的分析，研究脉冲宽度、峰值电流和脉冲间隔对石墨电极的影响，从而对电极材料的低损耗加工起到一定的积极作用。

（1）脉冲宽度对电极相对损耗的影响

当峰值电流一定时，随着脉冲宽度的减小，电极损耗增加。脉冲宽度越窄，损耗表现的越明显，如图2所示。

实验用紫铜电极加工钢材料，采用负极性加工，结果表明，当脉冲宽度＞500μm时，电极相对损耗＜1%；当脉冲宽度＜200μm时，电极相对损耗呈明显趋势急剧增加。因此，精加工时比粗加工时的电极损耗大，要降低电极相对损耗，应保证足够大的脉冲宽度。

图2 脉冲宽度与电极相对损耗的关系

（2）峰值电流对电极相对损耗的影响

加工中峰值电流不同，电极相对损耗不同，电极材料不同，电极相对损耗的规律也不一样。实验用紫铜电极加工钢材料，采用负极性加工，实验结果如图3所示。

图3 峰值电流对电极相对损耗的影响（紫铜电极）

当脉冲宽度＞1 000μm时，峰值电流对电极相对损耗＜1%；当脉冲宽度＜200μm时，电极相对损耗随峰值电流增加而加大，但在峰值电流＜25 A时，电极相对损耗＜1%；当脉冲宽度＜50μm时，电极相对损耗随峰值电流增加急剧增大。因此，要降低电极相对损耗，除减小峰值电流外，对于不适合采用宽脉宽粗加工，应采用窄脉宽、低峰值电流的办法。实验用石墨电极加工钢材料，采用负极性加工，实验结果如图4所示。

在脉冲宽度为64μm、脉冲间隔为10μm情况下，当峰值电流为10 A时，电极相对损耗为12%；当峰值电流为30 A时，电极相对损耗为10%；当峰值电流为120 A时，电极相对损耗为6.8%，结果表明，在脉冲宽度一定时，电极相对损耗随峰值电流增加而减小。

由此可见，要实现低损耗加工，需考虑脉冲宽度和峰值电流的综合作用影响。

（3）脉冲间隔对电极相对损耗的影响

当脉冲宽度一定时，随着脉冲间隔的增加，电极相对损耗增大，如图5所示。

图4 峰值电流对电极相对损耗的影响（石墨电极）

图5 脉冲间隔对电极相对损耗的影响

实践证明，当脉冲间隔增加时，放电间隔中介质消电离越充分，则使电极上产生的“覆盖效应”减少，同时电极本身因加工产生的损耗得不到补偿，从而使电极相对损耗增大。随着脉冲间隔的减小，电极相对损耗减小，当小到一定值后，放电间隙会来不及消电离而造成拉弧现象。因此，减小脉冲间隔才能有利于降低电极损耗。

综上所述，加工中影响电极相对损耗的因素很多，分析了电参数对石墨电极材料损耗的影响，对推动石墨电极在生产加工中的应用，提高电火花加工精度具有特别重要的指导意义。

齐婷婷）