電極絲的種類與應用

目前，市場上可選用的電極絲可分為以下幾類：

1、黃銅絲

黃銅絲是線切割領域中第一代專業電極絲。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，當時對于厚度為50mm的工件，切割速度從12mm²/分鐘提高到25mm²/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。當時發現黃銅絲中的鋅由于熔點較低(420℃，而紫銅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，當鋅的比例超過40%后，電極絲的α單相結晶結構變成了α和β雙相結晶結構。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備和應用場合。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，國內很多用戶的主切速度都在120mm²/分鐘左右。

(2)表面質量不佳：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生較厚的變質層，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，目前國內的低價黃銅絲普遍存在著各種質量問題，例如因采用的銅材胚料材質不良以及拉絲設備和工藝上的原因導致黃銅絲表面銅粉較多，截面幾何誤差太大等等，這些都會導致放電穩定性下降，嚴重影響加工速度和質量。同時，還會污染設備部件加大設備的損耗。

黃銅絲的應用場合：

(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。因為工件裝夾調整的時間占總加工時間的比例較高，切割時間較少。

(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，因此還會繼續得到廣泛的應用。同時，市場上還出現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1200N/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，這就產生了鍍鋅電極絲。1979年瑞士幾位工程師發明的這種方法，使電極絲的發展向前邁進了一大步，并導致了更多新型鍍層電極絲的出現。

鍍層電極絲的主要優點：

(1)切割速度高，不易斷絲。品質好的鍍鋅電極絲切割速度可比優質黃銅絲快30-50%，目前廣東地區很多用戶采用0.25mm的鍍鋅電極絲，切割速度平均在150-180mm²/分鐘。

(2)加工工件的表面質量好，無積銅，變質層得到改善，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，所以不容易堵塞導絲咀，污染相關部件。

鍍層電極絲生產工藝主要有浸漬、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用區分主要有以下幾種：

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的電極絲放電性能不夠穩定，速度只比黃銅絲提高不到10%。有些品質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。