基于复合工作液的电火花线切割技术研究（中）

分享到：

图1使用乳化液切缝状......



图1 使用乳化液切缝状态示意图
因此在使用乳化液作为工作介质的前提下以往对于高频脉冲电源的改进以及运丝系统的完善包括增加运丝速度等措施均对切割效率的提高收效

甚微，这就是目前WEDM-HS切割效率长期徘徊在很低水平的根本原因。
此外由于乳化液的使用将导致蚀除产物在切缝出口部位堆积，在存在大量蚀除产物且冷却不充分的条件下产生的放电将导致碳黑物质反粘在工

件表面并可能引起工件表面烧伤，产生黑白交叉条纹(图2)，因此切割表面的黑白交叉条纹一般出现在电极丝运丝的出口处，颜色是由工件内

部向外逐渐变深，并且由于重力的作用，在上下喷液基本对称时，电极丝自下向上运丝时由于蚀除产物的排出能力比电极丝自上而下运丝时弱

，工件上部的条纹会比下部的条纹颜色深且长(如图3所示)，在条纹处的工件表面质量要低于无条纹处。洗涤能力越差的乳化液切割表面的条

纹就会越明显。因此WEDMHS切割时产生黑白交叉条纹其根本的原因仍然是工作介质的洗涤性问题。目前人们只能通过增加乳化液的浓度、添加

一些洗涤性物质和增加脉间来改善切缝内的冷却和洗涤状态，减弱条纹的颜色。
图2 使用乳化液后的有条纹切割表面
图3 切割面产生黑白交叉条纹原因示意图
因此必须选用在放电过程中尽量不生成粘稠状高分子化合物的非油或少油性工作液，从而保证切缝内工作介质的均匀与流动才能达到改善放电

状态的目的。
试验证明，当选用洗涤性良好且油性比例严格控制的复合工作液后(如佳润系列的JR1A、JR3A)，切割完毕工件自动落下，切割表面只有一层薄

膜状物质，表面没有换向条纹，证明其极间呈现图4所示的均匀冷却状况。在此冷却条件下，可以采用较大的放电能量(平均切割电流6－7A)进

行长期稳定切割，切割效率已超过200m m 2/min。
图4 使用佳润复合工作液切缝状态示意图
图5、6为分别采用乳化液和JR1A复合工作液在相同的加工条件下获得的加工表面形貌图。
本文有[www.0574-laser.com]提供，请及时关注[www.0574-laser.com]提供的内容
图5 使用乳化液切割表面形貌
图6 使用佳润复合工作液切割表面形貌
从图中可以看到洗涤能力较差的乳化液切割表面存在大量的毛刺和烧伤痕迹，同时存在较多未被及时带走而残留在切割表面的金属液滴；而洗

涤能力较强的复合工作液切割表面比较光滑、平整，表面残存的金属液滴也较少。从采集的典型放电波形观察，对于洗涤能力较差的乳化液，

由于极间充满导电的胶体或颗粒物质，采集到的放电波形基本没有击穿延时，较多比例的脉冲在起始时即呈现短路状态，并且在放电过程中电
本文有[www.0574-laser.com]提供，请及时关注[www.0574-laser.com]提供的内容

压跳动较大(图7)，说明放电过程中间隙状态不稳定；而在使用复合工作液条件下(图8)，放电波形呈现出间隙放电的典型特征－放电击穿延时

现象，并且洗涤条件愈好(如切割厚度较低时)，放电击穿延时的比例就愈高，放电电压的波动也较小，说明极间区域存在较均匀的工作介质从

而体现出间隙放电的特征。
图7 使用乳化液典型放电波形
图8 使用佳润复合工作液典型放电波形
在采用复合工作液后，由于切缝内可以得到均匀的冷却，切缝内工作介质在电极丝的带动下可以贯穿流动，因此换向条纹可以做到很淡甚至完

全没有，图9为采用复合型工作液JR1A在与图2相同的切割参数条件下获得的无条纹切割表面。
图9 用佳润复合工作液切割的无条纹表面
是因为放电间隙较窄，工作介质不能喷入所致，实际根本原因还是因为采用乳化液时，放电后产生大量的含碳蚀除产物形成的胶体状物质粘附

在切缝内使得工作介质不能喷入所致，因此只有通过增加运丝速度来降低电极丝停留在工作区域的时间，同时提高蚀除产物的带出量。从图1

可看到，对于在切缝出口处堆积着粘性胶体状物质的情况单纯靠增加运丝速度来提高工作介质的带入量和蚀除产物的排出量以达到提高加工稳