稀有金属 2003,(01),77-79 DOI:10.13373/j.cnki.cjrm.2003.01.016

镧钼合金在电火花切割加工中的应用研究

傅小俊

西安华钼新材料股份有限公司,西安华钼新材料股份有限公司 陕西西安710100 ,陕西西安710100

摘 要：

进行了镧钼丝与纯钼丝作电火花切割电极丝的对比试验。试验结果显示 :在合理控制镧钼丝加工工艺的条件下 , 镧钼丝具有较高的抗拉强度和高温强度 , 其线切割使用寿命明显高于纯钼丝 , 试验数据显示提高 5 0 %左右。实践表明 , 在电火花线切割加工行业 , 用镧钼丝代替纯钼丝作电极丝 , 可有效降低切割成本 , 极具推广应用价值

关键词：

镧钼丝;电火花切割;稀有金属征文;

中图分类号： TG484

收稿日期：2002-09-12

基金：陕西省金堆城钼业公司科研及新产品开发项目;

Mo-La₂O₃ Alloy Used in Electric Spark Cutting

Abstract：

A comparison of Mo La 2O 3 alloy wires and pure molybdenum wires used in eletric spark cutting was made. The results indicate that Mo La 2O 3 alloy wires have higher tensile strength and heat rupture. The service life of Mo La 2O 3 alloy wires is 50 percent more than that of pure molybdenum wires. The Mo La 2O 3 wire improves the quality of surface of workpiece. So it is worth using extensively and the Mo La 2O 3 alloy wires may substitute for pure molybdenum wires in electric spark cutting.

Keyword：

Mo La 2O 3 alloy wires; eletric spark cutting;

Received： 2002-09-12

近年来, 电火花线切割加工已被广泛应用于模具制造中。 它通过在工件和工具间施加脉冲电压, 而利用在其间产生火花放电时的高温去除工件材料。 电火花线切割的特点是: 切缝窄小, 金属损失少, 可切割复杂形状的工件。 我国电火花线切割用电极丝主要是钼丝或钼钨合金丝。 随着模具加工业的迅速发展, 线切割钼丝的用量相应增加很快, 据不完全统计, 2001年国内线切割钼丝用量达到约20亿米, 折合金属量400 t以上, 在钼金属加工行业占据越来越重要的位置。 国内市场的线切割钼丝牌号大部分为纯钼金属, 在线切割加工中的使用效果参差不齐, 甚至部分厂家生产的钼丝在线切割使用中存在紧丝频繁、 使用寿命短等问题。 考虑线切割加工对电极丝的性能要求: 电极丝材料应具有良好的导电性, 电子逸出功率小, 抗拉强度大, 耐电腐蚀性能好的特点。 笔者尝试用镧钼合金丝代替纯钼丝, 进行了线切割加工的对比试验, 收到了良好的效果 ^[1,2,3,4] 。

1 试验方法

1.1 镧钼丝的制取

以二氧化钼粉为原料, 掺入一定量的硝酸镧水溶液 (氧化镧重量比含量在0.2%～0.8%) , 进行混粉、 干燥。 将掺杂后的氧化钼粉进行还原、 压型、 烧结, 再经旋锻、 拉丝制成Φ0.18 mm的钼丝。

1.2 试验项目

对Φ0.95 mm和Φ0.65 mm两种规格的样品进行消除应力退火, 退火在900～1100 ℃氢气保护条件下进行。 在FLD-A-1型拉力试验机上测试退火前后的抗拉强度和延伸率, 拉伸速度8 mm·min^-1。 对退火前后的Φ0.95 mm钼丝, 用LEICA MEF4M型显微镜制取金相照片, 观察显微组织变化。 在电火花线切割机上与纯钼丝一起进行线切割加工的对比试验。

2 试验及结果分析

2.1 退火前后钼丝的显微组织

从退火前后两种钼丝金相照片看 (图1所示) , 镧钼丝晶粒在900～1100 ℃退火后, 并没有象纯钼丝那样长宽比有明显的减小。 有研究表明, 当晶粒长大在多晶内部均匀进行时, 从1 μm长到10 μm, 自由能仅降低0.5～2 J·g^-1, 即晶粒长大或晶粒移动很容易受阻或停止。 镧钼丝中氧化镧作为第二相, 起到了阻碍晶界移动的作用, 使丝材再结晶温度提高, 在一定温度内对内部晶粒组织的长大有一定的抑制作用。

2.2 退火前后钼丝的力学性能

在保证丝材的加工性能和加工成品率的条件下, 摸索制定了镧钼丝的退火工艺。 在整个旋锻、 拉丝的加工过程中, 镧钼丝的加工总成品率达到甚至略高于纯钼丝。 从表1可以看出, 镧钼丝的抗拉强度在退火前后, 均比纯钼丝要高, 相应的延伸率较低。 镧钼丝有如此高的室温强度主要是由于丝材经过较大的塑性变形后, 细小的氧化镧粒子随基体形成纤维状, 经过高温退火后分裂成细小的弥散的质点, 沿丝轴方向规则排列, 与基体组织的位错交互作用, 起到弥散强化作用, 提高了材料的室温及高温强度。

图1 镧钼丝与纯钼丝退火前后金相照片 (×200)

Fig.1 A metallograph of Mo-La₂O₃ alloy wires and pure molybdenum wires (×200)

(a) 纯钼棒Φ0.95 mm退火后; (b) 纯钼棒Φ0.95 mm退火前; (c) 镧钼棒Φ0.95 mm退火后; (d) 镧钼棒Φ0.95 mm退火前

2.3 线切割试验结果

为使切割试验的数据有可比性, 所有切割试验均采用相同的切割电流、 波形数据等参数, 并且试验中均切割同一种钢材坯料。

从装上线切割丝进行切割直至断丝为止, 记录总的切割面积, 数据对比如下: 纯钼丝总切割面积: 15～25 万mm²;镧钼丝总的切割面积: 22～38万 mm²。 从上面数据可以看出, 镧钼丝明显比纯钼丝的线切割使用寿命高, 平均高出50%左右。 从试验数据的分布范围看, 镧钼丝的线切割使用寿命最高和最低的相差42%, 分析认为主要与掺镧过程的均匀性等因素有关, 通过改进掺杂方式及设备条件, 提高掺杂的均匀性, 则镧钼丝的线切割使用寿命性能会更加稳定。

表1镧钼丝与纯钼丝的力学性能数据  下载原图

Table 1Mechanics performance of Mo-La₂O₃alloy wires and pure molybdenum wires

表1镧钼丝与纯钼丝的力学性能数据

3 结 论

1.镧钼丝和纯钼丝的生产成本相差不大, 但其使用寿命却提高50%左右。 同时由于镧钼丝具有较高的抗拉强度, 线切割中可以把切割丝调整更紧一些, 从而使切割工件的表面光洁度有一定的提高。

2.镧钼丝批量投放线切割市场后, 市场反映在使用性能上镧钼丝明显优于纯钼丝, 与实验结果基本相符。

3.在电火花线切割加工行业, 镧钼丝代替纯钼丝作电极丝, 极具推广应用价值。

参考文献

[1] 　程仕平, 潘叶金.　中国钼业, 1999, 23 (4) :10.

[2] 　ZhangZX , etal.　In:BildsteinH , EckReds.procof13thInterPlsnseeSem, Reutte:MetallwerkPlansee, 1993, 1:93.

[3] 　张久兴, 周美玲, 国文元, 等.　稀有金属, 2002, 2:20.

[4] 　周同华, 马春江, 王叶双, 等.　中国稀土学报, 2002, 20 (4) :303.