今天，在制造技術(shù)領(lǐng)先的歐洲，90%以上的模具企業(yè)的電極材料采用石墨。但是在中國(guó)，目前大部分模具企業(yè)都以銅為主要電極材料。根據(jù)石墨材料的特點(diǎn)，綜合分析石墨火花機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。

1.石墨材料火花放電速度快，效率高。

(1)石墨材料電火花放電速度

石墨是非金屬材料，熔點(diǎn)很高，能承受更大的電流設(shè)定條件。放電面積和電極大小的比例越大，石墨材料高效粗加工的優(yōu)越性就越突出。石墨的導(dǎo)熱系數(shù)是銅的三分之一，放電過(guò)程中產(chǎn)生的熱量對(duì)去除金屬材料更有效，因此在中間整理時(shí)處理效率比銅電極高。加工經(jīng)驗(yàn)表明，在正確的使用條件下，石墨電極的放電處理速度比整個(gè)銅電極快1.5~2倍。

(2)電極損耗

石墨電極具有經(jīng)受高電流條件的特性，在適當(dāng)?shù)拇旨庸ぴO(shè)定條件下，含碳的鋼工件在加工時(shí)產(chǎn)生的腐蝕物和工作液是高溫下產(chǎn)生的分解物的碳粒子。在極性效應(yīng)的作用下，一些腐蝕物、碳粒子附著在電極表面，形成保護(hù)層，使石墨電極在粗加工中幾乎不會(huì)丟失。甚至是“0”。電火花加工的主要電極損耗來(lái)自粗加工。精加工設(shè)定條件雖然減幅高，但零件預(yù)約處理余量不多，加工腐蝕量少，整體損失量也少?？偟膩?lái)說(shuō)，石墨電極在高電流粗加工中的損耗比銅電極少，在精加工中的損耗可能比銅電極稍大，兩個(gè)電極的損耗相似。

(3)表面質(zhì)量

石墨材料的粒子直徑直接影響石墨火花機(jī)加工的表面粗糙度，直徑越小，表面粗糙度值越低。幾年前使用粒子直徑為5  m的石墨材料時(shí)，火花加工的佳表面只有VDI18(Ra0.8 m)，目前石墨材料的粒子直徑已經(jīng)可以達(dá)到3  m以內(nèi)，火花加工的佳表面可以穩(wěn)定地達(dá)到VDI12(Ra0.4 m)或更細(xì)的等級(jí)。

銅材料電阻率低，組織結(jié)構(gòu)緊密，火花整理容易獲得穩(wěn)定的加工狀態(tài)，在困難條件下也能穩(wěn)定加工，表面粗糙度可小于Ra0.1 m，可進(jìn)行反射火花加工。如果放電加工追求非常精細(xì)的表面，可以看出銅材料作為電極更合適。這是銅電極比石墨電極的主要優(yōu)點(diǎn)。但是銅電極在高電流設(shè)定條件下，電極表面容易粗糙或出現(xiàn)裂紋。石墨材料沒(méi)有這種問(wèn)題。表面粗糙度要求為VDI26(Ra2.0 m)，且石墨和銅組織結(jié)構(gòu)不同，因此石墨電極表面放電的腐蝕點(diǎn)比銅電極有規(guī)律，因此，加工VDI20以上的表面粗糙度時(shí)，用石墨電極加工的工件的表面顆粒度更明顯。這種花紋面效果優(yōu)于銅電極的放電表面效果。

(4)加工精度

石墨材料的熱膨脹系數(shù)較小，銅材料的熱膨脹系數(shù)是石墨材料的4倍，因此放電加工中銅電極比石墨電極不容易變形，從而獲得更穩(wěn)定可靠的加工精度。特別是加工深窄筋部位時(shí)，局部高溫與石墨電極不同，容易彎曲銅電極。對(duì)于心境較大的銅電極，加工設(shè)置時(shí)需要補(bǔ)償特定熱膨脹值來(lái)修改尺寸，但不需要石墨電極。

(5)電極重量

石墨材料比銅密度低，相同體積的石墨電極重量?jī)H為銅電極的五分之一。能看到的體積大的電極使用石墨材料非常合適。大大減輕火花加工機(jī)械主軸的負(fù)載，電極重量大，不會(huì)造成夾緊不便或加工中的偏轉(zhuǎn)位移等問(wèn)題?？梢?jiàn)在大型模具加工中使用石墨電極是有意義的。

(6)電極制作的困難

石墨材料的加工性能優(yōu)異，切削阻力僅為銅的1/4，在正確的加工條件下銑削石墨電極是銅電極的2~3倍。石墨電極容易清除角度，平時(shí)需要用多個(gè)電極完成的工件可以設(shè)計(jì)成一個(gè)完整的電極來(lái)加工。石墨材料獨(dú)特的粒子組織結(jié)構(gòu)，電極銑削成型后不會(huì)發(fā)生毛刺，對(duì)復(fù)雜造型的毛刺去除不容易，可以直接滿足使用要求，消除手動(dòng)研磨電極的工藝，避免拋光引起的形狀變化、尺寸誤差等。石墨是灰塵沉積物，所以銑削石墨時(shí)會(huì)產(chǎn)生很多灰塵，所以銑床必須有密封和真空裝置。如果需要用電火花線切割加工石墨電極，其加工性能不如銅材料，切割速度比銅慢約40%。

(7)電極的安裝和使用

石墨材料的粘合性好，可以使用挑戰(zhàn)粘合劑將石墨用夾具粘合在一起的方法銑削電極和放電加工，省去在電極材料上加工螺紋孔的工藝，節(jié)省工作時(shí)間。石墨材料比較脆，特別是小而窄的電極在使用中受到外力作用時(shí)容易斷裂，但可以立即看出電極受損。如果是銅電極，它只會(huì)彎曲，不會(huì)斷裂。這種情況在使用過(guò)程中非常危險(xiǎn)，難以發(fā)現(xiàn)，工件容易報(bào)廢。

(8)價(jià)格

銅材料是不可再生資源，價(jià)格趨勢(shì)越來(lái)越貴，石墨材料價(jià)格趨于穩(wěn)定。近年來(lái)，銅材料價(jià)格不斷上漲，主要石墨制造商不斷改善制造石墨的工藝，性價(jià)比更高。

在目前世界著名的石墨供應(yīng)商中，不同供應(yīng)商可以選擇不同等級(jí)的石墨。通常根據(jù)石墨材料的平均粒子直徑分類。粒子直徑 4  m被定義為微石墨，粒子被定義為5 ~  10 m到中間石墨，粒子被定義為10 m以上的粗石墨。粒子直徑越小，材料的價(jià)格越貴，根據(jù)火花加工要求和成本，可以選擇合適的石墨材料。綜上所述，石墨電極的8種電火花加工特性中，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的。

銑削電極和放電加工的效率都比銅電極好得多，生產(chǎn)效率高。

大電極非常合適。

尺寸穩(wěn)定性良好，板材電極不易變形。

石墨火花機(jī)械材料的缺點(diǎn)：

銑削電極需要特殊的石墨加工機(jī)，不適合VDI12(Ra0.4 m以下的精密表面放電加工。

石墨電極材料的優(yōu)越性將逐漸被國(guó)內(nèi)模具制造業(yè)認(rèn)識(shí)和接受。正確選擇石墨電極材料，改善相關(guān)工藝流程，將為模具制造企業(yè)帶來(lái)高效率、低成本的效率。