石墨，EDM的黑色动力

来源：现代模具作者：发布时间：2007-11-06

作为模具加工领域广泛应用的一项工业技术，电火花加工始终发挥着重要的作用。在放电加工中，为了保证模具的质量，电极的选用非常关键。在节能、高效率成为制造业热点话题的形势下，就电极的选用方面，越来越多的客户开始选择石墨来取代传统铜来进行放电加工。事实证明，石墨电极拥有铜电极不具有的优质特性，提高了企业和产品的市场竞争力，提高了生产效率，带来了成本的降低和利润的增加，也正是这种潜力巨大的黑色动力推动着电加工技术不断向前发展。中国塑料模具网

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第一部分中国塑料模具网

1 石墨何以能取代铜？ 中国塑料模具网

20世纪60年代，铜作为电极材料被广泛应用，使用率约占90％，石墨仅有10％左右；21世纪，越来越多的用户开始选择石墨作为电极材料，在欧洲，超过90％以上的电极材料是石墨。铜，这种曾经占统治地位的电极材料，和石墨电极相比它的优势几乎消失殆尽。是什么导致了这个戏剧性的变化？当然是石墨电极的诸多优势。中国塑料模具网

（1）加工速度更快：通常情况下，石墨的机械加工速度能比铜快2~5倍；而放电加工速度比铜快2~3倍；中国塑料模具网

材料更不容易变形：在薄筋电极的加工上优势明显；铜的软化点在1000度左右，容易因受热而产生变形；石墨的升华温度为3650度；热膨胀系数仅有铜的1/30。中国塑料模具网

（2）重量更轻：石墨的密度只有铜的1/5，大型电极进行放电加工时，能有效降低机床（EDM）的负担；更适合于在大型模具上的应用。中国塑料模具网

（3）放电消耗更小；由于火花油中也含有C原子，在放电加工时，高温导致火花油中的C原子被分解出来，转而在石墨电极的表面形成保护膜，补偿了石墨电极的损耗。中国塑料模具网

（4）没有毛刺；铜电极在加工完成后，还需手工进行修整以去除毛刺，而石墨加工后没有毛刺，节约了大量成本，同时更容易实现自动化生产；中国塑料模具网

（5）石墨更容易研磨和抛光；由于石墨的切削阻力只有铜的1/5，更容易进行手工的研磨和抛光；中国塑料模具网

（6）材料成本更低，价格更稳定；由于近几年铜价上涨，如今各向同性石墨的价格比铜更低，相同体积下，东洋炭素的普遍性石墨产品的价格比铜的价格低30％～60％，并且价格更稳定，短期价格波动非常小。中国塑料模具网

正是这种无可比拟的优势，石墨逐渐取代铜成为EDM电极的首选材料中国塑料模具网

2 使用石墨电极时应该注意的要点 中国塑料模具网

采取石墨电极确实具有很多优势，但是如何将这种材料优势发挥到最佳，真正做到提高效率、降低成本、提高市场竞争力，这些问题不仅仅是石墨生产商考虑的问题，更是石墨的使用者要慎重对待的问题。那么在应用石墨材料的时候首先应该解决哪些问题呢？中国塑料模具网

（1）除尘：由于石墨是细颗粒结构，在机械加工时，会产生大量的粉尘，对工厂环境有较大影响；此外，粉尘对设备的影响主要体现在对设备电源的影响上，由于石墨的导电性非常好，进入电源箱后，容易造成电源短路等故障；因此建议配备石墨专用加工机进行加工。但是由于石墨专用加工设备投资成本较大，很多企业在此方面均比较谨慎。在这样的情况下，可以采取以下几种解决方案：中国塑料模具网

1）石墨电极外协：随着石墨在模具行业中的应用日趋广泛，越来越多的模具代工（OEM）企业也纷纷导入了石墨电极的代工业务，在此方面，上海东洋炭素有限公司也于2005年导入此项业务，公司目前拥有4台MAKINO石墨专用加工设备，为广大模具企业代加工石墨电极。中国塑料模具网

2）浸油后加工：购买石墨后，先在火花油中浸泡一段时间（具体根据石墨的体积来判断），然后在放到加工中心中进行加工，这样，石墨粉尘便不会乱飞，而是往下掉。这样对设备和环境的影响会降到最低。中国塑料模具网

3）改装加工中心：所谓改装，主要是在普通的加工中心上加装吸尘器。中国塑料模具网

（2）机械加工中的崩角：由于石墨比铜更脆，如果用加工铜电极的方法来加工石墨的话，容易造成电极崩角，尤其是在加工薄筋电极时。在此方面，东洋炭素积累了大量的加工经验，可以为模具厂家提供免费的技术支持。主要是通过刀具选择，走刀的方式，以及加工参数的合理配置来实现。中国塑料模具网

（3）放电加工时的放电间隙：与铜不同的是，由于石墨电极放电速度更快，单位时间内腐蚀出来的加工渣更多，如何有效排渣成为一个问题；因此，要求放电间隙比铜更大些。一般而言，在设置放电间隙时，石墨的放电间隙比铜要大10～30％。中国塑料模具网

（4）正确认识其不足：除了粉尘外，石墨还存在一些不足。比如在加工镜面模具时，相较于铜电极，石墨电极更不容易达到理想效果，而要达到较好的表面效果，则需选择颗粒度最细的石墨，而这种石墨的成本往往比一般石墨要高4～6倍。另外，石墨的再利用性较低，由于生产工艺的关系，石墨只有很少一部分才能用于再生产和利用。电火花加工后的废弃石墨暂时无法进行再利用，因此对企业的环境管理带来一定的考验，在此方面，东洋炭素可以为客户进行免费回收废弃石墨，以免给客户的环境认证带来困扰。中国塑料模具网

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第二部分中国塑料模具网

1 石墨电极材料的发展 中国塑料模具网

早在20世纪60年代中期石墨就开始被用作电极材料，但它的市场份额很小。当时所用普通石墨材料颗粒粗，体积密度小，机械强度差，在电极本身的加工和电火花加工过程中，容易脱粒崩块，由此带来加工精度和加工面粗度差，电极消耗大，加工不稳定，容易拉弧烧伤，污染严重等一系列问题。而且由于石墨颗粒组成方向不同，用于电极时导电等向性表现不一致。随着各向同性石墨的出现，日本东洋炭素1974年首次以冷等静压成形（CIP）方法开发生产出高质量的可用于电加工的各向同性石墨，此种石墨具有较高的高温强度、低热膨胀系数、较好的可加工性和良好的热、电导率，从此石墨电极因电极消耗小、加工速度快、耐高温、加工精度高等优点，逐渐代替铜电极成为电加工电极的主流。中国塑料模具网

目前，国外的电加工业十分发达，石墨电极材料被广泛采用。在日本为7﹕3，美国为9﹕1，欧洲为7﹕3。虽然中国在电火花加工技术方面发展也很快，国内模具界也知道海外使用石墨电极非常普遍，但是石墨电极在中国电加工行业中的推广还不及国外。据估计，在中国，石墨电极与铜电极的应用比还不足3﹕7，高强精细石墨的应用比更低。中国塑料模具网

近年来，由于国外的优质石墨材料纷纷进入中国市场，特别是投资于中国的外国模具厂家的示范带头作用，人们又重新开始认识到石墨电极的优越性，越来越倾向于首选石墨作为电极材料。