高永峰

（沈陽黎明航空發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，遼寧 沈陽 110043）

1 概述

電火花加工又稱為放電加工（Electrical Discharge Machining，簡(jiǎn)稱EDM），它是在加工過程中，使工具和工件之間不斷產(chǎn)生脈沖性的電火花放電，靠放電時(shí)局部、瞬時(shí)產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來；電火花線切割加工（Wire Cut EDM，簡(jiǎn)稱WEDM）是在電火花基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種工藝形式，是用線狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放電對(duì)工件進(jìn)行切割。

電火花、線切割的主要優(yōu)點(diǎn)有：

適合于難切削材料的加工；可以加工特殊及復(fù)雜形狀的零件；加工過程中工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力。

由于電火花及線切割加工具有許多傳統(tǒng)切削加工所無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用于機(jī)械、航空、電子、輕工等行業(yè)，用以解決難加工材料及復(fù)雜形狀零件的加工問題。

2 電火花、線切割加工零件的表面變質(zhì)層

電火花、線切割等特種加工采用電蝕的方法去除金屬材料，加工過程中，在火花放電的瞬時(shí)高溫和工作液的快速冷卻作用下，材料的表面發(fā)生了很大的變化，粗略地可把它分為重熔層和熱影響區(qū)（見圖1）。

2.1 重熔層，位于工件表面最上層，它被放電時(shí)瞬時(shí)熔化而又滯留下來，受工作液快速冷卻而凝固，它與基體金屬完全不同，組織脆性大，與內(nèi)層的結(jié)合也不甚牢固。

2.2 熱影響區(qū)，介于重熔層和基體之間，熱影響區(qū)的金屬材料并沒有熔化，只是受到高溫的影響，使材料的金相組織發(fā)生了變化，它和基體材料之間并沒有明顯的界限。

圖1 重熔層和熱影響區(qū)

3 電火花、線切割加工零件的質(zhì)量要求

目前，國(guó)內(nèi)的民用產(chǎn)品一般情況下允許使用特種加工，對(duì)特種加工的表面質(zhì)量沒有提出進(jìn)一步的檢查要求。而航空產(chǎn)品則對(duì)特種加工有嚴(yán)格的限制，只有當(dāng)設(shè)計(jì)圖紙上直接作出規(guī)定，或用常規(guī)的機(jī)械加工方法去除(已電火花加工表面)大于0.25mm的切削余量時(shí)，才允許使用特種加工；同時(shí)，對(duì)特種加工工藝過程進(jìn)行嚴(yán)格的控制，確保零件加工表面的組織穩(wěn)定并控制在有效范圍內(nèi)。

電火花、線切割加工零件的表面，除了尺寸和表面粗糙度檢查外，應(yīng)重點(diǎn)對(duì)重熔層進(jìn)行檢查和控制，見表1

表1 重熔層控制標(biāo)準(zhǔn)

注：重熔層中應(yīng)無裂紋、麻點(diǎn)及液珠狀懸掛物，重熔層下的基體材料中應(yīng)無裂紋、氧化物、內(nèi)粒狀析出且無熱影響造成的顯微組織的變化。

4 控制要求

4.1 設(shè)備要求。設(shè)備必須具備適當(dāng)?shù)膸в凶銐虻膬x器和控制手段的直流電源以便控制工藝參數(shù)，電介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)必須具有從電介質(zhì)溶液中分離顆粒的過濾能力，這些顆?？赡軐?dǎo)致起弧或?qū)α慵a(chǎn)生其它形式的破壞。

4.2 電介質(zhì)的控制。電介質(zhì)的選擇應(yīng)根據(jù)電火花、線切割加工設(shè)備制造商的推薦，并依靠承擔(dān)的加工類型。電介質(zhì)的過濾標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)是小于5微米（5μm），并應(yīng)用測(cè)量導(dǎo)電率的方法監(jiān)控去離子水。

4.3 電極。用于加工零件的電極必須在相關(guān)的電火花加工數(shù)據(jù)單中標(biāo)識(shí)；線切割使用的金屬絲應(yīng)采用材料技術(shù)條件和直徑標(biāo)識(shí)和控制。

4.4 加工程序。必須使用記錄在數(shù)據(jù)單上的加工參數(shù)，確保安裝夾頭、工藝裝備、電介質(zhì)流體、電極間隙等符合數(shù)據(jù)單上的參數(shù)。

5 加工實(shí)例

5.1 我公司的某項(xiàng)航空產(chǎn)品，零件材料為9Cr18，需加工型孔尺寸如圖2所示，粗糙度為R a1.6。

圖2 加工零件示意圖

5.2 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，我們選擇了用慢走絲線切割機(jī)床加工該型孔，設(shè)備型號(hào)為AQ360，并很容易保證了該零件型孔的尺寸及精度要求，但在產(chǎn)品提交后卻被客戶拒收，原因是實(shí)際加工零件的重熔層深度為0.018-0.022mm，大于設(shè)計(jì)規(guī)范要求的0.010mm，產(chǎn)品不能滿足客戶要求。

5.3 為了尋求盡可能好的加工條件，需要依次對(duì)零件進(jìn)行幾次循環(huán)加工，根據(jù)線切割機(jī)床專家系統(tǒng)推薦的參數(shù)和加工組合方式，進(jìn)行了多次對(duì)比試驗(yàn)，并優(yōu)化了技術(shù)參數(shù)，見表2。

表2 線切割加工數(shù)據(jù)表

5.4 使用記錄在數(shù)據(jù)單上的加工零件，重熔層深度0.004-0.006mm，小于設(shè)計(jì)規(guī)范要求的0.010mm，，零件滿足了客戶要求，并能夠保證穩(wěn)定的批量生產(chǎn)。

結(jié)語

與民用產(chǎn)品產(chǎn)品相比，航空產(chǎn)品對(duì)電火花、線切割等特種加工有更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)和要求包括限制特種加工的應(yīng)用范圍；對(duì)加工產(chǎn)品的質(zhì)量特別是微觀質(zhì)量定義了量化的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)；特種加工必須經(jīng)過嚴(yán)格的審批流程；固化加工程序，按標(biāo)準(zhǔn)模式生產(chǎn)零件。

通過上述措施，航空產(chǎn)品零件的特種加工質(zhì)量穩(wěn)定，大大提高了航空產(chǎn)品的安全性、可靠性和使用壽命。航空產(chǎn)品的有關(guān)特種加工要求及質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)、方法，可在國(guó)內(nèi)的民用產(chǎn)品及外貿(mào)產(chǎn)品生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

[1]程化一.電火花套料加工實(shí)驗(yàn)及其計(jì)算機(jī)仿真的研究[D].武漢理工大學(xué)，2007-04-01.

[2]朱國(guó)征.氣中微細(xì)電火花加工技術(shù)工藝研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2009-06-01.