概述

特性

种类

选用

概述

电火花切割加工作为模具制造和金属加工行业必不可少的加工手段，提高电火花切割效率一直是其技术革新的重点。而电极丝作为电火花切割加工中的重要耗材受到越来越多的重视，尤其是慢走丝线切割加工。可以说线切割技术的发展，离不开电极丝技术的同步发展。由于黄铜电极丝作为线切割领域里的第一代专业电极丝，早在1977年就进入市场销售，所以从1979年镀锌电极丝的发明到今天，市场上不断出现了各种各样比普通黄铜丝性能更好的电极丝，而国内大部分地区仍然将称之为线切割铜线，或者线切割铜丝，而这些新型的镀层电极丝则被称为线切割镀锌线。

特性

电极丝的热物理特性是提高切割效率的关键。在电火花切割时会产生大量的热量，其中的一些热量被电极丝吸收走了，这会降低切割效率。如果太多的热量损耗在电极丝上，电极丝就会因过热而熔断。因此需要电极丝表面能够快速气化，并在电极丝得到冷却的同时把热能释放到工件上。材料受热达到熔点后就会气化，产生气化压力。熔点低的材料更容易气化，可以帮助把废渣吹离切缝。当电极丝和工件在切割表面处是气化而不是熔化时，产生的是气体而不是熔融的金属颗粒，就能有效的改善冲洗过程，因为要冲走的颗粒少了。

所以电极丝所应该具有的一个典型特性就是低熔点和高气化压力，而冶金学家在研究电极丝的冲洗性时要考虑的材料两大特性也分别为熔点以及气化压力。

由于低熔点的锌对于改善电极丝的放电性能有着明显的作用，而黄铜中锌的比例又受到限制，所以人们想到了在黄铜丝外面再加一层锌，这就产生了镀锌电极丝。1979年瑞士几位工程师发明的这种方法，使电极丝的发展向前迈进了一大步，并导致了更多新型镀层电极丝的出现。

种类

目前市场上较为成熟的这类电极丝按应用区分主要有以下几种：

（1）标准型镀锌电极丝：芯材为黄铜，镀层为100％锌。一般采用电镀工艺，镀层较薄。这种镀锌丝最大的特点是放电性能稳定，切割速度也可比黄铜丝提高10－30％，特别适用于四次切割以上的精密加工。但是这种电极丝制造过程中最难解决的是掉粉的问题，目前只有德国和法国的少数制造商生产的品质较好，例如德国 Berkenhoff公司的COBRA CUT A、MEGACUT A，德国Heinrich Stamm公司的STAMMCUT ZC900和ZC950，法国Thermocompact公司的Thermo SWA，德国buchem公司的bunol A、bunol TA等等。

（2）速度型镀锌电极丝：芯材为黄铜，镀层为铜锌合金。采用多种工艺制造，镀层要厚些。这种镀锌丝的切割速度比标准行镀锌丝可提高10％左右，适合大多数的高效率加工，是目前国际市场上的主流产品，以韩国产品为主要代表。

（3）扩散退火型电极丝：芯材为纯铜，通过扩散工艺外包一层较厚的铜锌合金（50：50）。这种镀层需经过一系列的热处理过程，其颜色变为黄褐色，表面是多孔的，它有助于改善冲洗性。这种电极丝的拉伸强度小于500 N/mm²，只适用于Charmilles和Ona等机型。常见的品牌有COBRA CUT D、BRONCO CUT X、MEGACUT D、SWX、STAMMCUT Xi、以及结合了最新的伽玛镀层工艺而达到最快切割速度的bunol TX等等

（4）伽玛型镀锌丝：这是进入二十一世纪后电极丝技术的一次突破，由美国和德国的两项专利导致了镀锌电极丝性能的进一步提升，同时又降低了制造成本。伽玛型电极丝目前流行于美国和欧洲，常见品牌有德国的topas plus、bunol GS、bunol GT等等。

（5）精细型电极丝：一般电极丝的直径最小只能到0.07mm，对于精细加工，有以下三种选择：

钨丝：直径为0.02-0.10mm，拉伸强度为2700－2900 N/mm²。

钼丝：直径为0.05-0.10mm，拉伸强度为1500 N/mm²左右。

以上两种产品价格比较昂贵。

钢琴丝：芯材为制造钢琴琴弦所用的高碳钢，镀层为黄铜，也有再镀锌的。直径为0.03-0.10mm，拉伸强度为2100 N/mm²左右，是钨丝和钼丝的替代品。但是对于直径0.02mm和个别机型如FANUC，只能使用钨丝。

选用

很多国内的用户在引进高性能的线切割机的同时，忽视了电极丝的重要性，以为它只不过是一种普通的消耗品。不管什么机型或加工要求，黄铜丝都以其低廉的价格似乎成了唯一的选择。在国内，不仅几乎所有的日本、台湾和国产慢走丝机的用户都只用黄铜丝，一些本来使用镀锌电极丝的Agie机和 Charmilles机用户，也改用了“便宜”的黄铜丝，造成了相当多的用户以为“电极丝就是黄铜丝”这一行业内的误区。

黄铜丝的各种特性决定了其本身存在着一些无法避免的缺陷：加工速度无法提高，表面质量和加工精度受到局限等。目前，在欧美和日本等发达国家，以镀锌电极丝为主的高性能电极丝正在逐渐取代黄铜丝。同时，除了早已将镀锌电极丝作为标准配置的线切割机制造商Agie、Charmilles和ONA外，现在Mitsubishi和 Sodick公司也在最新的机型上增加了采用镀锌丝的模式和加工参数，使这些设备的切割速度较之采用黄铜丝显著提升了30%~50%。虽然随着各种更好性能的镀层电极丝的出现和普及，黄铜丝的市场份额呈不断下降的趋势，但是，由于它成本低廉，并且能满足普通的加工需求，因此还会继续得到广泛的应用。同时越来越多的用户开始关注镀锌电极丝的应用。与普通的黄铜丝相比，镀层电极丝具有较大的优势：

(1) 切割速度高，不易断丝。品质好的镀锌电极丝切割速度可比黄铜丝快30-50%。

(2) 加工工件的表面质量好，无积铜，变质层得到改善，因此工件表面的硬度更高，模具的寿命延长。

(3) 加工精度提高，特别是尖角部位的形状误差、厚工件的直线度误差等均比黄铜丝有改善。

(4) 导丝咀等部件的损耗减小，锌的硬度比黄铜低，同时镀锌丝不象黄铜丝那样有很多铜粉，所以不容易堵塞导丝咀，污染相关部件。

一、电极丝选择基本原则

（1）设备状况是基础

新设备一定要用质量好的丝，这样才能兑现你买设备时所期待的性能；旧设备可以针对性能做些候补。

（2）加工要求决定一切

在特定的加工要求下，往往只有选对电极丝才能达到要求，否则费时费工。

（3）成本核算说了算

效益第一，使用贵的电极丝也许反而降低了加工成本，所以精明的用户一定会应用成本核算来确定适合自己的电极丝。

二、什么情况下可以使用黄铜丝?

1）加工任务不饱满，设备加工能力过剩，开机时间不足的；

2）加工要求一般，且加工厚度普遍小于50mm的；

三、什么情况下应该选用镀锌丝？

1）加工任务饱满， 24小时开机的；

2）加工能力不足，拟添置新设备，或需要外发加工的；

3）加工厚度普遍大于50mm的；

4）加工要求高（精度、表面粗糙度）的；

5）加工硬质合金等难加工的材料；

6）拥有Agie、Charmilles、Ona、Mitsubishi等有内置镀锌丝加工参数的新设备的。虽然这些设备都可以使用普通的黄铜丝，但是只有使用镀锌丝才能真正发挥出设备最好的性能。

四、什么情况下应该选用特定的电极丝？

（1）高厚度加工：一般来说，当加工的工件较厚时（通常超过100mm以上），加工速度明显降低，并且加工面的直线度误差会很大。此时可采用钢芯丝加工，明显改善速度和精度。

（2）冲水不良状态的加工：例如大斜度加工、工件厚度不规则，变化范围较大的加工和多个工件叠加起来的加工等等。冲水不良容易造成断丝，加工速度因而下降。同时，也会导致二次放电增加，影响表面质量。

（3）工件材料难以加工：例如石墨、铜、铝合金等较难切割的材料。

（4）四次切割以上的精密加工，只能选择品质最好的电极丝。

从加工材料、切割速度、轮廓精度、表面质量到工厂的运行模式等方面看，现在的线切割加工有着比过去更多的变化。对于这些相互起作用的变数来说，只有选择合适的电极丝才能使工厂对加工效率、加工成本和加工质量整体进行优化。“不同的加工，采用不同的电极丝”这一概念开始为越来越多的线切割用户所接受。国内现在既有全面采用镀锌丝的企业，也有部分采用的用户，例如加工繁忙时用镀锌丝，空闲时用黄铜丝，或者部分设备用镀锌丝。