Lựa chọn dây cắt cho máy cắt dây tia lửa điện WEDM

Posted on Posted in Tin tức, Tin tức kỹ thuật

Việc lựa chọn dây cắt cho máy cắt dây tia lửa điện EDM trước đây khá đơn giản vì thường chỉ có một vài lựa chọn: đây đồng đỏ hoặc dây đồng thau. Ngày nay, điện cực cho máy cắt dây EDM thậm chí còn đa dạng hơn cả điện cực cho máy xung EDM. Chúng ta có kể đến dây cắt đa dụng, dây cắt tốc độ cao, dây cắt cho vật liệu carbide và PCD, dây cho cắt côn, dây cho cắt tinh…

Các loại dây cắt EDM

* Dây đồng đỏ tinh luyện: là loại dây điện cực từng được dùng đầu tiên cho máy cắt dây EDM. Việc dễ kiếm và khả năng dẫn điện cao khiến dây đồng đỏ tinh luyện trở thành loại điện cực lý tưởng vào thời điểm đó. Tuy nhiên, với thiết kế công suất ngày càng lớn của bộ phát điện, điện cực dây đồng đỏ bộc lộ sự hạn chế về tốc độ cắt và lực căng dây (34,000-60,000psi). Dây đồng đỏ hiện nay hầu như không được khuyến cáo sử dụng cho máy cắt dây EDM.

* Dây đồng thau: là loại dây đồng điện cực sử dụng cho máy cắt dây phổ biến nhất hiện nay . Dây đồng bao gồm hợp kim đồng(Cu) và kẽm (Zn). Tỷ lệ hợp kim Cu/Zn phổ thông của dây đồng thau  điện cực là 63/37 (Mỹ và Châu Âu) hoặc 65/35 (Châu Á).

Kẽm là vật liệu có điểm nóng chảy/hóa hơi thấp hơn nên là vật liệu điện cực tốt hơn đồng đỏ. Dây có càng nhiểu kẽm trên bề mặt thì giúp tốc độ cắt sẽ càng cao. Tuy nhiên khi tỷ lệ kẽm đạt đến 40% sẽ gây khó khăn cho quá trình sản xuất rút kéo dây.

Lực căng dây của dây đồng thau trong khoảng 54,000-173,000psi, phụ thuộc vào tỷ lệ hợp kim và động cứng (temper) vật liệu.

Dây đồng thau thường có mầu vàng sáng. Nếu mầu dây bị tối, mầu không đồng đều là dây có dấu hiệu bị ôxi hóa, hoặc bị bụi bẩn.

Dây đồng thau được sự dụng hầu hết trên các loại máy đời mới, và là loại dây cắt hiệu quả với các phôi thép.

Dây đồng thau điện cực thường có độ cứng/giãn dài (elongation) từ <2% đến trên 30%.Dây có độ giãn dài % thấp sẽ tốt cho việc xỏ dây tuy nhiện lại hạn chế cho quá trình cắt côn.Và ngược lại dây có độ giãn dài cao có thể cắt côn tới 45 độ nhưng xỏ dây sẽ gặp nhiều khó khăn.

*Dây đồng phủ kẽm (coated wire): là loại dây có lõi đồng đỏ hoặc đồng thau, được phủ bên ngoài một lớp kẽm dầy 2-3 micron. Dây phủ kẽm được sản xuất theo phương pháp mạ tĩnh điện, sẽ có độ đồng nhất của bề mặt và đồng đều của lớp phủ cao; hoặc cũng có thể được phủ theo phương pháp mạ nhúng nóng (hot dipping) với giá thành thấp hơn; đây là phương pháp phủ nhanh hơn nhưng kém chính xác hơn.

Dây phủ kẽm có lực căng dây 61,000-130,000psi ; được phủ kẽm hoặc kẽm ôxít tùy theo ứng dụng. So với dây đồng thay thông thường, dây phủ kẽm có tốc độ cắt nhanh hơn và khả năng đứt dây thấp hơn.

Do vậy với các ứng dụng cần đẩy nhanh tốc độ cắt (thô hoặc tinh) thì có thể sử dụng dây phủ kẽm. Dây phủ kẽm còn giúp mang lại chất lượng độ bóng bề chi tiết gia công cao, đặc biệt cho các vật liệu carbide và PCB.

*Dây đồng thấm kẽm: loại dây này được sản xuất theo phương pháp ủ khuếch tán, nhằm tăng hàm lượng kèm (>40%) giúp tạo ra loại dây cắt điện cực chất lượng cao hơn. Theo đó bên ngoài lõi đồng đỏ hoặc đồng thau , người ta phủ một lớp  kẽm dầy 15-18 micron. Rồi cho vào ủ trong lò chuyên dụng, làm khuêch tán phân tử kẽm vào phần lõi đồng tạo thành một là loại dây hợp kim đồng kẽm với hàm lượng đồng 50%/kẽm 50% (thực tế Zn 45-47%).

Dây đồng thấm kẽm có màu vàng nâu hoặc nâu. Dây thường được dùng làm điện cực EDM cho các ứng dụng cắt phôi có kích thước cao, gia công khối lớn hoặc gia công với điều kiện xối (flushing)  hạn chế. Loại dây này cũng được dùng để cắt các vật liệu thép dụng cụ, nhôm hoặc graphite.

*Dây molipdebnum: Là loại dây rất khỏe với lực căng dây trên 275,000psi. Nhưng do đây là loại vật liệu điện cực khá kém chất lượng, bởi có nhiệt độ nóng chẩy /hóa hơi cao 2,625°C và 5,560°C.

Loại dây này thường được sử dụng với đường kính nhỏ (0.006-0.004”) hoặc rất nhỏ (<0.004”) để cắt các mẫu đòi hỏi có mạch cắt nhỏ. Nhờ có lực căng lớn, nên dây moly có khả năng cắt các mặt thẳng cực tốt và giảm đáng kể việc đứt dây so với dây đồng thông thường.

Trong một số ứng dụng đặc biệt trong y tế và quân sự, không được phép dính bẩn đồng hoặc kẽm vào bề mặt cắt, người ta sẽ không thể sử dụng các loại điện cực đồng mà thay vào đó là dây moly hoặc tungsten.

Dây moly có các hạn chế là chi phí cao, khả năng xỏ dây kém và tốc độ cắt thấp.

*Dây lõi thép: Là loại dây cắt có lõi bằng sợi thép carbon có độ cứng cao và được mạ một lớp đồng thau giàu kẽm, nhằm mang đến một giải pháp cắt chất lượng cao. Dây lõi thép với đường kinh nhỏ (.001”-.004”), có lực căng dây 290,000psi, cao hơn dây moly, nhưng lại các đặc tính cắt tốt hơn. Dây lõi thép đường kinh lớn hơn (.006”-.012”) có lực căng dây trong khoảng 116,000-145,000psi. Dây lói thép là một lựa chọn khi phải cắt các chi tiết rất dầy, đòi hỏi độ thẳng cao và trong điều kiện xối flushing kém.

*Dây tungsten: có nhiệt độ nóng chảy và hóa hơi 3410°C và 5930°C; cao hơn dây moly; dây tungsten có hiệu suất cắt thấp so với các loại điện cực dây tuy nhiên trong một số trường hợp khó thì đây lại là giải pháp tốt nhất. Thường có đường kinh nhỏ (.001”-.002”),dây tungsten có lực căng dây cao nhất, cho phép cắt các đường rất mảnh, và mặt cắt thẳng. Dây tungsten thường được dùng cho các ứng dụng cắt sản phẩm không được dính đồng hoặc kẽm.

Một số đề xuất về lựa chọn dây

Vấn đề Giải pháp Loại dây nên sử dụng
Giảm đứt dây Sử dụng đường kinh dây lớn hơn.
Giảm lực căng dây khi cắt thô.
Tăng lực căng dây
Dây đồng thau hợp kim Al hoặc Mg
Dây lõi thép phủ kẽm
Tăng tốc độ cắt Sử dụng dây đường kinh lớn hơn

Tăng cường độ dòng điện

Tăng độ dẫn điện của điện cực

Chỉnh xối mạnh hơn

Dây đồng đỏ phủ kẽm

Dây đồng thau phủ kẽm

Cắt góc côn lớn hơn Tang độ dẻo của dây Dây đồng thau loại mềm

Dây đồng thau loại mềm phủ kẽm

Dây đồng thau thấm kẽ hàm lượng cao

Cắt phôi dầy hơn Sử dụng dây đường kinh lớn hơn.
Tăng công suất dòng điện
Tăng độ dẫn điện điện cực
Chỉnh xối mạnh hơn
Tăng lực căng dây
Dây đồng đỏ thấm kẽm hàm lượng cao
Dây đồng thau thấm kẽm hàm lượng caoDây lõi thép phủ kẽm
Tăng độ thẳng. Tăng lực căng dây Dây đồng thau hợp kim Al hoặc Mg

Dây mobipben hoặc tungsten.
Dây thép phủ kẽm

Tăng độ chính xác Tăng lực căng dây
Tăng độ bền chống gãy
Dây đồng thau hợp kim Al hoặc Mg
Dây thép phủ kẽm