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發(fā)表于 2011-8-7 23:31:35
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simondog 發(fā)表于 2011-8-7 22:57 ![]()
我不是說快慢之分，而是說電極線材料。我沒用過慢走的，所以上中資網(wǎng)查了資料。黃銅缺點不是我說的，而是 ...
目前，市場上可選用的電極絲可分為以下幾類：
1、黃銅絲
黃銅絲是線切割領(lǐng)域中第一代專業(yè)電極絲。1977年，黃銅絲開始進入市場。這種電極絲曾帶來了切割速度上的突破，當(dāng)時對于厚度為50mm的工件，切割速度從12mm2/分鐘提高到25 mm2/分鐘。是什么使速度翻了一倍呢？黃銅是紫銅與鋅的合金，最常見的配比是65%的紫銅和35%的鋅。當(dāng)時發(fā)現(xiàn)黃銅絲中的鋅由于熔點較低（420℃，而紫銅為1080℃）能夠改善沖洗性。在切割過程中，鋅由于高溫而氣化使得電極絲的溫度降低并把熱量傳送到工件的加工面上。理論上講，鋅的比例越高越好，不過在黃銅絲的制造過程中，當(dāng)鋅的比例超過40%后，電極絲的α單相結(jié)晶結(jié)構(gòu)變成了α和β雙相結(jié)晶結(jié)構(gòu)。這時材料變得太脆而不適合把它拉成直徑很小的細絲。
黃銅絲可以有不同的拉伸強度來滿足不同的設(shè)備和應(yīng)用場合。這是通過一系列的拉絲（淬火作用）和熱處理（退火）工序來實現(xiàn)的。普通黃銅絲的拉伸強度在490-900N/mm2之間。
黃銅絲的主要缺點：
(1) 加工速度無法提高：由于黃銅中鋅的比例一定，所以放電時的能量轉(zhuǎn)換效率無法進一步提高；以0.25mm黃銅絲切割30-60mm厚的鋼材為例，國內(nèi)很多用戶的主切速度都在120mm2/分鐘左右。
(2) 表面質(zhì)量不佳：黃銅絲表面的銅粉和放電時由于電極絲表層氣化而帶出的銅微粒會積存在工件的加工面上形成表面積銅。同時由于沖洗性不好而在工件表面產(chǎn)生較厚的變質(zhì)層，這些都會影響工件的表面硬度和粗糙度；
(3) 加工精度不高：特別是在加工較厚的工件時，由于沖洗性不良，會產(chǎn)生較大的直線度誤差（上下端尺寸誤差和鼓形差）。
此外，由于價格競爭的原因，目前國內(nèi)的低價黃銅絲普遍存在著各種質(zhì)量問題，例如因采用的銅材胚料材質(zhì)不良以及拉絲設(shè)備和工藝上的原因?qū)е曼S銅絲表面銅粉較多，截面幾何誤差太大等等，這些都會導(dǎo)致放電穩(wěn)定性下降，嚴(yán)重影響加工速度和質(zhì)量。同時，還會污染設(shè)備部件加大設(shè)備的損耗。
黃銅絲的應(yīng)用場合：
(1) 加工量不足，不是24小時開機的用戶。因為加工效率對于這些用戶來說不是主要問題；
(2) 對加工精度特別是表面質(zhì)量要求不高的用戶；
(3) 以加工小尺寸、薄厚度為主的用戶。因為工件裝夾調(diào)整的時間占總加工時間的比例較高，切割時間較少，對加工效率的影響不明顯。
(4) 工件的材料硬度不高或厚度不超過80-100mm。
雖然隨著各種更好性能的鍍層電極絲的出現(xiàn)和普及，黃銅絲的市場份額呈不斷下降的趨勢，但是，由于它成本低廉，并且能滿足普通的加工需求，因此還會繼續(xù)得到廣泛的應(yīng)用。同時，市場上還出現(xiàn)了一些在性能上有不同程度改善的且價格低于鍍層電極絲的新型黃銅絲：
(1) 超凈型黃銅絲:針對普通黃銅絲表面銅份過多這一弊端，通過在后道工序中增加特別的清洗工藝而制成；
(2) 超硬型黃銅絲:通過在黃銅中加入其他微量元素，使黃銅絲的拉伸強度高達1200 N/mm2。這種絲在加工超厚或超硬工件時可以改善加工精度和速度；
(3) 高速型黃銅絲:將黃銅中鋅的比例加大到極限的40%，可以改善沖洗性，提高切割速度。但是，其切割速度還是比鍍鋅電極絲要慢。
2、鍍層電極絲
由于低熔點的鋅對于改善電極絲的放電性能有著明顯的作用，而黃銅中鋅的比例又受到限制，所以人們想到了在黃銅絲外面再加一層鋅，這就產(chǎn)生了鍍鋅電極絲。1979年瑞士幾位工程師發(fā)明的這種方法，使電極絲的發(fā)展向前邁進了一大步，并導(dǎo)致了更多新型鍍層電極絲的出現(xiàn)。
鍍層電極絲的主要優(yōu)點：
(1) 切割速度高，不易斷絲。品質(zhì)好的鍍鋅電極絲切割速度可比優(yōu)質(zhì)黃銅絲快30-50%，目前廣東地區(qū)很多用戶采用0.25mm的鍍鋅電極絲，切割速度平均在150-180mm2/分鐘。
(2) 加工工件的表面質(zhì)量好，無積銅，變質(zhì)層得到改善，因此工件表面的硬度更高，模具的壽命延長。
(3) 加工精度提高，特別是尖角部位的形狀誤差、厚工件的直線度誤差等均比黃銅絲有改善。
(4) 導(dǎo)絲咀等部件的損耗減小。鋅的硬度比黃銅低，同時鍍鋅絲不象黃銅絲那樣有很多銅粉，所以不容易堵塞導(dǎo)絲咀，污染相關(guān)部件。
鍍層電極絲生產(chǎn)工藝主要有浸漬、電鍍和擴散退火這三種方法。電極絲的芯材主要有黃銅、紫銅和鋼。鍍層的材料則有鋅、紫銅、銅鋅合金和銀。目前市場上較為成熟的這類電極絲按應(yīng)用區(qū)分主要有以下幾種：
普通鍍鋅電極絲：
由于浸漬這種工藝相對比較簡單，所以很多電極絲制造商都采用這種方法來生產(chǎn)鍍鋅電極絲。但是鍍鋅后再拉絲，其最大的問題是無法控制鍍層的均勻性，所以用這種工藝生產(chǎn)的電極絲放電性能不夠穩(wěn)定，速度只比黃銅絲提高不到10%。有些品質(zhì)較差的鍍鋅電極絲其顏色往往不是均勻的銀灰色，可以看到一些淺黃色相間其中，這就是所謂“露銅”現(xiàn)象。這類電極絲雖然價格比較便宜，只比黃銅絲稍貴一些，但是采用的人不多。
高精度加工用鍍鋅電極絲：
這類電極絲多是采用電鍍的方法，所以可以較好的控制鍍鋅層的厚度，放電性能穩(wěn)定，不易斷絲，適合四次切割以上的精密加工。切割速度一般可以比黃銅絲快30%左右。這種電極絲的剖面見。常見的品牌有德國Berkenhoff公司的COBRA CUT A、MEGACUT A，德國Heinrich Stamm公司的STAMMCUT ZC900和ZC950等等。
韓國OPEC公司的ZINCO系列鍍鋅電極絲，雖然也是采用的浸漬工藝，但是其工藝方法與眾不同，申請到了美國、日本、歐洲和中國的發(fā)明專利。該工藝的特點是先將黃銅芯材拉制到了接近最后直徑的時候進行鍍層，然后再拉絲。其鍍層由多層銅鋅合金組成，鋅的比例從里到外呈梯度漸變，以外層的鋅為最多，且表面是有利于改善沖洗性能的微觀多孔結(jié)構(gòu)。這種電極絲已為線切割機制造商Sodick和Agie-Charmilles所采用。同時也是目前國內(nèi)最暢銷的鍍鋅電極絲。
今年開始韓國有幾家電極絲制造商也在嘗試用電鍍的方法生產(chǎn)鍍鋅電極絲，如果能形成批量進入市場的話，相信會給國內(nèi)用戶帶來更多的實惠。
高速度加工用鍍層電極絲
這種電極絲以擴散退火工藝制作，是一種復(fù)合電極絲，有較厚的含有50%的鋅和50%的紫銅的鍍層。這種鍍層需經(jīng)過一系列的熱處理過程，其顏色因鍍層擴散而從亮銀色變?yōu)辄S褐色。這種電極絲的芯為α結(jié)構(gòu)而鍍層則為β結(jié)構(gòu)，它最后經(jīng)過一道拉伸加工通過冷壓把鍍層壓進芯材中。擴散過的電極絲表面是多孔的，它有助于改善沖洗性。這種電極絲的切割速度是目前最快的。常見的品牌有COBRA CUT D、BRONCO CUT X、MEGACUT D、SWX、STAMMCUT Xi等。
韓國OPEC公司針對Charmilles的線切割機研制的HUNT-X電極絲，雖然不是采用擴散退火工藝，但是其切割性能與這類電極絲非常相似，也屬于高速電極絲，可以用于對速度有較高要求的加工。
高難度加工用鍍層電極絲
鋼芯電極絲是一種復(fù)合絲。它由鋼制的芯加上中間的紫銅鍍層和外面的黃銅鍍層組成。鋼芯在常溫下的拉伸強度與黃銅絲差不多，但是隨著溫度的升高黃銅絲的拉伸強度迅速降低，而鋼的拉伸強度則高于黃銅絲了。但是，由于港的導(dǎo)電性能不好，因此在鋼芯外面包了一層紫銅用以提高電導(dǎo)率。而外面的黃銅層則起到了改善沖洗性能的作用。
對于難度較高的線切割加工，雖然采用較粗直徑（0.30mm）的電極絲，或采用鍍鋅電極絲可以使情況有所改善，但是要想達到較高的加工要求，最佳的選擇就是這種鋼芯電極絲了。
1、 高厚度加工：一般來說，當(dāng)加工的工件較厚時（通常超過100mm以上），加工速度明顯降低，并且加工面的直線度誤差會很大。此時采用鋼芯絲加工，可以明顯改善速度和精度。
2、 沖水不良狀態(tài)的加工：例如大斜度加工、工件厚度不規(guī)則，變化范圍較大的加工和多個工件疊加起來的加工等等。沖水不良容易造成斷絲，加工速度因而下降。同時，也會導(dǎo)致二次放電增加，影響表面質(zhì)量。
3、 工件材料難以加工：例如石墨、銅、鋁合金等較難切割的材料。
常見的品牌有：日本FUJIKURA公司的COMPEED鋼芯電極絲。
超精密加工用電極絲
黃銅絲或鍍層絲的直徑一般在0.30mm至0.07mm之間。而對于一些電子、光學(xué)和鐘表行業(yè)的微細零件或超精密的加工，要求電極絲的直徑在0.10mm至 0.03mm。過去這種電極絲是采用鎢絲或鉬絲制作的，價格非常昂貴�，F(xiàn)在則普遍采用高拉伸強度的鋼絲（100碳鋼琴線）外面加鍍黃銅來制作，俗稱“鋼琴線”。這種電極絲的拉伸強度為一般電極絲的2倍，高達2000 N/mm2以上。常見的品牌有德國的MICRO CUT,日本的SPWire。
三、怎樣考慮不同的電極絲對加工成本的影響
“欲工其效，先利其器”。在制造業(yè)里層出不窮的新設(shè)備、新工具和新材料帶來的是更好的加工效果和更高的加工效率，同時也意味著更好的經(jīng)濟效益。行業(yè)內(nèi)最先得益的總是那些熟知技術(shù)發(fā)展動向而首先采用先進技術(shù)的企業(yè)。這對于線切割來說也是完全一樣的。隨著線切割技術(shù)的不斷發(fā)展和人們對效率和質(zhì)量的追求，新的高性能電極絲必然取代黃銅絲而成為市場的主角。積極的采用高效電極絲將對線切割機用戶的財務(wù)報表或競爭能力產(chǎn)生深刻的影響。我們從以下方面來研究一下工廠加工現(xiàn)狀與加工成本的關(guān)系：
1、工廠現(xiàn)有設(shè)備的加工能力是否滿足業(yè)務(wù)增長的需要？
l 設(shè)備是否24小時運行？
l 是否需要經(jīng)常性外發(fā)加工？
l 是否準(zhǔn)備添置新的設(shè)備？
如果在采用黃銅絲的情況下，設(shè)備即使24小時運行也不能滿足加工需求，而不得不靠外發(fā)加工來彌補，同時也在考慮增加更多的設(shè)備，那么這樣的工廠首先可以嘗試換用效率更高的電極絲，也許可以即刻緩解迫在眉睫的加工矛盾而不必一下投入太多的資金。在設(shè)備數(shù)量不變的情況下，減少外發(fā)加工量還可以帶來直接的效益。
2、工廠線切割加工的工時費率在同行業(yè)內(nèi)處于什么水平？
這直接反映出工廠的競爭能力。由于工時費率往往受行業(yè)平均水平的制約，相同的費率水平下，利潤的多少取決于工廠最大限度的提高生產(chǎn)效率和降低費用的能力。
3、工廠對現(xiàn)在的加工質(zhì)量滿意嗎？
如果長期以來都是使用黃銅電極絲而加工質(zhì)量經(jīng)常出現(xiàn)問題，需要返工，造成延期交貨，導(dǎo)致客戶的不滿，那么換上別的電極絲能不能提高加工精度和表面質(zhì)量？對于不同的工件材質(zhì)，有沒有考慮過選用不同的電極絲而得到有更好的加工效果？這同樣會影響到工廠的加工成本和效益。
下面，我們通過一個加工實例來計算一下電極絲對加工成本的影響：
測試機型：SODICK AQ325L（2000年出廠）
測試工件：材料SKH-9鋼，厚度60mm，切割長度29.99mm
測試結(jié)果對比：
項目 黃銅絲 鍍鋅電極絲 說明
電極絲廠牌 某國產(chǎn)硬絲 ZINCO
電極絲直徑（mm） 0.20 0.20
切割次數(shù) 3 3 切1修2
尺寸精度 尺寸誤差：6微米 尺寸誤差：1微米 加工精度明顯提高
直線度誤差：2微米 直線度誤差：4微米
尖角部位形狀誤差 明顯可見形狀誤差 有明顯改善 用鍍鋅絲切割時不用補償，角部誤差明顯減小
表面質(zhì)量（直觀） 有積銅 有明顯提高
切割厚度（mm） 60 60
切割長度（mm） 29.99 29.99
切割面積（mm²） 1799.4 1799.4
加工時間（分鐘） 39.5 27.3 快了31%
加工速度（mm²/分鐘） 45.6 65.9 切1修2的平均加工速度
經(jīng)濟效益計算：
黃銅電極絲 鍍鋅電極絲
走絲速度（米/分鐘） 13
耗絲長度（米/小時） 13x60=780
重量長度換算系數(shù)（克/米） 0.27（對于直徑為0.20mm的電極絲）
每小時耗絲量（公斤） 780x0.27/1000=0.211
每月實際放電時間（小時） 30天x16小時/天=480小時
每月耗絲量（公斤） 0.211x480=101.28
單價（元/公斤） 30.00 98.00
每月電極絲費用（元） 101.28x30=3038.40 101.28x98=9925.44
采用鍍鋅絲后每月增加費用（元） 9925.44-3038.40=6887.04元
“切1修2”的速度（mm²/分鐘）45.6 65.9
每月可加工面積（mm²） 45.6x480x60=1313280 65.9x480x60=1897920
“切1修2”加工費率 ￥0.045/ mm²
每月每臺機加工費收入 1313280x0.045=59,097.60 1897920x0.045=85406.40
扣除電極絲增加的費用后，每月每臺機增加的收入（元） 85406.40-59097.60-6887.04=19421.76元 增幅33%
說明 1、 以上計算假設(shè)了放電時間占加工時間的2/3，且加工的零件大致相同，以“切一修二”為主。2、 用戶可以根據(jù)各自情況進行測算，雖然結(jié)果各不相同，但是根據(jù)我們與廣東地區(qū)幾十家用戶的交流得知，對于加工量充足的用戶，收入肯定有增加的。
通過上述實例可以知道，雖然測試所用的鍍鋅電極絲比黃銅絲單價貴了2倍，但是由于加工效率提高了31%，所以加工費圖（1）收入反而增加了，或者說加工成本降低了。采用鍍鋅電極絲后直接經(jīng)濟效益是明顯的。
綜上所述，便宜的黃銅絲其實并不是最經(jīng)濟的選擇，經(jīng)過革新設(shè)計的高性能電極絲與現(xiàn)代先進的線切割機配合可實現(xiàn)比標(biāo)準(zhǔn)的黃銅絲更高的生產(chǎn)效率，更優(yōu)越的性價比。
所以，不同的加工，請采用不同的電極絲。 |
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