高端火花油在模具制造中的應用
瀏覽：1908 發布日期：2021-02-24 03:28:39
電火花成型加工已成為模具及零件三維內外型面、型腔加工的重要手段之一。在模具制造技術迅速發展的今天，深入了解電火花加工液的相關知識，更好地選擇和使用，對提高電火花成型加工整個環節的效率起著重要作用。
模德石化作為專業的潤滑油供應商，在此文中就電火花加工液的發展變化，及其使用要點和應用技術進行全面介紹，助力模具制造企業提高效率。
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，流動性好，加工屑容易排出。
（2）高閃火點、高沸點：閃火點高，不易起火；沸點高，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的絕緣強度。
（4）臭味?。杭庸ぶ蟹纸獾臍怏w無毒，對人體無害，當然無分解氣體最好。
（5）對加工件不污染、不腐蝕。
（6）氧化安全性要好，壽命長。
（7）價格要便宜。
我國過去一直普遍采用煤油。煤油的缺點顯而易見，主要是因為閃火點低（46℃左右），使用中會因意外疏忽導致火災，加上其芳烴含量高易揮發，加工分解出有害氣體多等等原因。近年來，在引進機床的同時，也引進了國外不同類型的電火花加工液，豐富了我國油品種類。如何形成國產化電火花加工液，代替昂貴的進口油，倡導一個競爭有序的市場，是擺在我們面前的任務。
02電火花工作液發展的三個階段（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，開始生產電火花加工專用油，即適當的礦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，隨著環保要求提高，機床升級換代， 開始出現合成型、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設備生產企業，已形成電火花加工液系列，質優但價格昂貴，大部分已出口，當然也高價買到我國市場。
我國市場上，目前品種煩雜、質量偏低，基本上停留在國外第一、第二階段。我們應該參照國外經驗，引進國外技術，研制更高檔的價廉的高速、合成型低芳烴的電火花加工液，建立完整的評價方法和產品規格，以滿足市場的需要，以提高我們產品的水平。
03電火花加工液的類質量變化1、水基及一般礦物油型
這是第一代產品水基工作液僅局限于電火花高速穿孔加工等及少數類型使用，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型火花油所代替。如日本石油公司生產的ED電火花加工油，阿拉爾公司生產的FE、RP、A ralub Reihe，寧波潤達模具潤滑油有限公司生產的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，但閃火點偏低。而阿拉爾公司的RP粘度高到3.2 mm2/S（40℃）,閃點也較高，到120 ℃，實際指標也不很理想。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，礦物型產品的價格低廉，并且有一定含量的芳烴含量，對提高其加工速度有利。因而，在國內截止現在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，對人體健康有影響。隨著數控成型機數量的增多，加工對象的精度、表面粗糙度、加工生產率都在提高，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，主要指正構烷烴和異構烷烴。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80年代曾進行過合成型碳氫化合物——電火花加工液的研制，由于產量低、成本高，只供少數科研，軍工單位使用。我們的市場已被國外的產品占有了相當一大群客戶。目前，我國三家大的生產廠商，已完全有能力生產這一部分油，而且價格低廉。缺點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為其他國家其他產品；這一部分油在使用工藝指標（電極質量相對損耗、工件質量蝕除速度、工件表面粗糙度）均優質煤油及礦物加工液，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、沸點低，則因熔融金屬溫度高而蒸發的蒸汽膜，冷卻金屬熔融物的時間會變長。加入聚合物后，沸點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，容易引起電弧現象，并不是很適用。而且日本公司推出的系列價格昂貴，客戶應慎重選擇使用，雖然其加工速度會提高一些。
04電火花加工液的使用要點電火花加工液由于高閃點、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，這樣熱穩定性更好、壽命長、使用價值高。
1 閃點盡量高的前提下，粘度要低。因為在電加工過程中，可放電的接觸面距離是0.03mm-0.06mm，低粘度，油的滲透性好、導熱性好，電極與工件之間不易產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，電火花加工液持續低粘度的保證，是要靠該產品煉制蒸餾的深度。即使加入了添加劑，也是在精密煉制工藝中加入的，而這是保證其熱穩定性、氧化安定性的根本。
2 操作工藝的改進，加入混粉的工藝方法。首次嘗試的，最成功的應是日本石油公司同日本Sodick、牧野等廠商的結合，生產出一些混合粉末。如硅粉、鉻粉、白色粉末等。
粉末的特點：
（1）通過攪拌可使加工液更均勻、更穩定實施放電。
（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，能均勻、穩定的高速放電。
（4）實施鏡面電火花成型加工時，可使精加工時間縮短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的測量數據（載荷為1kg）。2、在每1㎝2預加工面積（Rmax7μm）上，用添加粉末加工液所需的加工時間。3、相對Rmax7μm的預加工表面，用不同添加液加工時的電極損耗長度。4、相對100L加工液，所需要的濃縮液的價格。
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。當電火花加工液陳舊時，會使加工速度緩慢，還要注意工作液的液壓要調節合適。
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、鉛錫合金等材質易加工，但電蝕的碎末排渣困難，質輕且附著性好，要求電火花加工液的粘度一定要小，這樣電加工過程中，不易產生二次放電。
5 在塑性材料如碳化矽、氰化物、硼化鋯等高強度陶瓷的放電加工中，使用電晶體脈沖（動）的方式來刻模放電加工，并要求在優質電火花加工液中進行，其施與電壓在100V以下，電極材料則用鈍銅。
05結束語在日益迅速發展的鍛造、壓鑄、沖壓、塑膠模具加工技術中，電加工技術不斷發展與完善，就要求對配套的電火花加工液要會正確地選擇和使用。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、第二代已經能完全滿足市場需求。我們業內人士，已經在研制更好、更經濟的工作液，已取代進口油，并以合適的價格推廣，在引導維護這個市場，滿足市場需求，并致力為電加工事業做貢獻。
