왜 구리 텅스텐인가? | EDM 성능

구리 텅스텐 속성 및 구성의 이점

방전 가공(EDM) 전극용 구리 텅스텐의 대부분의 가치 이는 재료의 고유한 기계적 및 물리적 특성의 결과입니다. 예를 들어 구리의 높은 전기 전도성과 텅스텐의 내마모성은 제조 가능성을 최적화하는 조합을 만듭니다.

다른 텅스텐 구리 조성은 또한 EDM 전극 성능에 영향을 미칩니다. 또한 EDM 공정의 성패는 공작물의 특성과 전극 재료의 영향을 받습니다.

EDM 성공 지표

전극 재료의 선택은 궁극적으로 특정 생산 목표뿐만 아니라 공작물 재료와 생산적으로 상호 작용하는 능력에 달려 있습니다. EDM 프로덕션 작업의 성공을 측정하기 위한 몇 가지 일반적인 지표는 다음과 같습니다.

• 전극 마모율(EWR)
• 물질 제거율(MRR)
• Ra(평균 거칠기) 표면 마감

구리 텅스텐은 고유한 구조적 무결성과 일반적인 EDM 관련 불만인 "DC 아크"에 대한 내성으로 인해 EWR을 향상시킬 수 있습니다. MRR 또는 절단 속도 , 재료 속성과 가공 매개변수 간의 상호 작용에 크게 의존합니다.

구리 텅스텐의 물성 효과

열전도율이 우수한 구리는 절삭 속도를 결정하는 구리 텅스텐 구성의 일부입니다. 그렇다면 순수한 구리 전극을 사용하지 않는 이유는 무엇입니까? 그 대답은 전해(순수) 구리가 제조 가능성과 마모율에서 엄청난 문제를 야기한다는 것입니다.

그러나 구리와 텅스텐을 결합하면 두 조건이 모두 개선되어 전체 성능이 크게 향상됩니다.

흥미롭게도 구리에 텅스텐을 추가하면 EDM 공정 중에 일반적으로 "블랙 레이어"라고 하는 재주조 레이어가 생성되는 경우가 많습니다. 이 층은 실제로 내마모성을 향상시킬 수 있지만 추가 축적은 열전도율을 약간 낮추고 궁극적으로 MRR을 감소시킵니다.

복합 재료로서의 구리 텅스텐

복합 재료 구리 텅스텐처럼 진정한 합금이 아닙니다. 그보다는 화학적 또는 물리적으로 서로 다른 두 가지 재료의 합성물로 구성된 유사 합금입니다.

순수한 재료가 용해되어야 하는 전통적인 합금 방법은 구리 텅스텐에 비효율적입니다. 구리와 텅스텐의 녹는점이 각각 약 1981°F(1083ºC) 및 6152°F(3400ºC)인 경우 텅스텐이 녹기 시작하기도 전에 구리가 증발하기 때문입니다.

EDM이 특히 텅스텐 카바이드 및 공구강 공작물에서 다이 및 몰드를 만들기 위한 비전통적인 가공 공정으로 인기를 얻으면서 분말 야금학자들은 다음과 같이 구리 텅스텐을 결합하기 위한 다양한 제조 방법을 실험해 왔습니다.

• 액상 소결
• 금속 사출 성형
• 핫 프레싱
• 진공 플라즈마 스프레이
• 기계적 합금

다공도 및 구리 텅스텐 밀도

구리 텅스텐 전극 재료는 분말 야금 공정을 통해 가장 일반적으로 제작됩니다. , 다공성 사전 소결 텅스텐 "골격"에 액체 구리가 침투되어 있습니다. 일반적으로 Press-sinter-infiltrate 공정은 EDM 캐비티에 범프를 유발할 수 있기 때문에 전극 제조업체와 EDM 기계공에게 핵심 관심사인 다공성의 위험을 줄입니다.

그러나 완전히 조밀한 구리 텅스텐 합성물은 제작이 거의 불가능합니다. 침투 후 냉각 동안 고체 텅스텐과 용융 구리 사이의 열 수축 차이가 여전히 약간의 잔류 다공성을 유발할 수 있기 때문입니다.

일부 연구에 따르면 구리 분말에 코팅된 나노 크기의 텅스텐 입자와 더 낮은 소결 온도를 사용하면 최종 재료의 밀도가 향상되어 기공, 구리 호수 및 텅스텐 덩어리의 위험을 줄일 수 있습니다.

마찬가지로 열과 압력을 동시에 사용하는 더 간단하고 비용 효율적인 공정인 핫 프레싱도 밀도를 향상시키는 것으로 알려져 있습니다.

EDM 애플리케이션을 위한 텅스텐 구리 조성 조정

밀도 및 미세 구조를 개선하기 위한 다양한 제조 방법 외에도 텅스텐 구리 조성비 조작 EDM 응용 프로그램에 대한 특수 성능 속성을 생성할 수 있습니다.

일반적으로 텅스텐 비율이 높을수록 EWR과 절단 안정성이 높아지지만 절단 속도가 느려집니다. 반대로 구리가 많을수록 표면 조도와 MRR이 향상되지만 EWR은 감소합니다.

구리 텅스텐의 가장 표준적인 조성은 30% Cu 및 70% W입니다. 그러나 밀폐형 스위치의 경우 50% W 및 50% Cu와 같이 용도에 따라 조성을 사용자 정의할 수 있습니다. 스폿 용접 전극의 경우 89% W 및 11% Cu가 일반적입니다.

MRR 개선을 위한 EDM 프로세스 매개변수

EDM은 열 공정이기 때문에 열전도율이 증가하면 MRR이 증가할 것이라고 논리적으로 추론할 수 있습니다. 그러나 전도율이 절단 속도를 향상시킬 만큼 충분히 높지만 스파크 갭을 열로 비워 ​​둘 정도로 높지 않은 "스위트 스팟"을 찾는 것은 어려운 일입니다.

다행히도 재료 속성과 관련된 공정 매개변수를 결정하기 위한 경험적 모델이 있어 사양에 맞는 부품을 효율적으로 생산할 공정 매개변수 스위트 스팟을 식별하는 데 도움이 됩니다.

더 중요한 것은 연구에 따르면 열전도율만으로는 MRR에 영향을 미치지 않습니다. . 대신, 열전도율의 영향은 피크 전류와 함께만 실현됩니다.

이는 구리 텅스텐의 열전도율과 더 강력하고 더 강력한 스파크의 조합이 더 빠른(아름답지는 않지만) 재료 제거를 가능하게 한다는 것을 의미합니다. 그러나 전도도를 증가시키지 않고 피크 전류를 증가시키는 것만으로도 더 폭발적이고 불균일한 연소로 인해 표면 마감이 손상될 수 있습니다.

피팅 및 구리 텅스텐의 DC 아크 저항

EDM의 또 다른 문제는 마모된 EDM 전극 재료와 제거된 공작물 재료의 슬러지가 변증액에서 제대로 걸러지지 않을 때 발생하는 피팅입니다.

• 전극과 작업물 사이에 미립자가 충분히 쌓이면 AC 전류를 DC 전류로 변환할 수 있습니다.
• 폐기물은 전극과 같은 역할을 하여 스파크를 끌어당겨 유체를 가로질러 호를 형성하고 농축된 방전을 생성하여 궁극적으로 재료에 구덩이를 발생시킵니다.

이 DC 아크 구멍이 생길 때까지 종종 감지되지 않습니다. 가장 일반적인 원인은 열악한 세척 조건이기 때문에 기계 기술자는 DC 전류 감지에 응답하고 그에 따라 절단 매개변수를 조정할 수 있는 1 마이크론 여과 시스템 및 소프트웨어를 찾습니다.

그러나 때로는 특히 심한 화상의 경우 열악한 플러싱 조건을 피하기 어려울 수 있습니다. 이러한 상황에서 구리 텅스텐 전극은 매우 유용할 수 있습니다.

순수 구리의 구조적 무결성은 특수 연마 회로 없이도 탁월한 표면 마감을 생성할 수 있습니다. 텅스텐의 높은 융점 및 밀도와 결합된 DC 아크에 대한 일반적인 저항은 열악한 플러싱 상황에서도 높은 내마모성을 갖는 전극을 만듭니다.

EDM에서 구리 텅스텐의 최적 성능

EDM에서 재료의 구조적 무결성은 재료가 받게 될 수천 개의 작은 스파크를 견딜 수 있는 능력을 결정하고 궁극적으로 공작물의 품질을 결정합니다. 따라서 특성의 올바른 조합을 가진 전극 재료는 잘한 작업과 폐기된 작업의 차이를 의미할 수 있습니다.

그렇기 때문에 구리의 높은 전기 전도성 및 내아크 침식성과 텅스텐의 우수한 열전도성 및 내마모성이 EDM 전극 재료로서 최적의 성능을 발휘하는 이유입니다.

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