銅做為陰極板材在鑄件工廠的電弧研磨中被廣泛采用。很多人認(rèn)為只有在制做大型陰極且鑄件研磨要求相對(duì)較低或粗研磨時(shí)，硅板材才會(huì)成為候選考慮。

現(xiàn)今，在制造技術(shù)實(shí)力的歐洲，鑄件民營(yíng)企業(yè)超過90%的陰極板材采用硅。但在中國(guó)，當(dāng)前大多數(shù)鑄件民營(yíng)企業(yè)還是換用銅做為主要就的陰極板材。根據(jù)硅板材的優(yōu)點(diǎn)，以下分析其電弧研磨的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)與不足。

1.硅板材的電弧研磨優(yōu)點(diǎn)

（1）振動(dòng)研磨速率

硅是一種非金屬板材，沸點(diǎn)很高，能忍受Villamblard的電阻預(yù)設(shè)前提。當(dāng)振動(dòng)面積與陰極體積縮沖高越大時(shí)，硅板材高效粗研磨的局限性越明顯。硅的熱傳導(dǎo)常數(shù)是銅的1/3，其振動(dòng)過程中造成的電能可更有效地用于除去金屬板材，因此在中、精研磨中，其研磨工作效率也比銅陰極要高。一般而言，在正確的采用前提下，硅陰極的振動(dòng)研磨速率要比銅陰極整體快1.5~2倍。

（2）陰極耗損

硅陰極具有能忍受大電阻前提的優(yōu)點(diǎn)，另外，在最合適的粗研磨預(yù)設(shè)前提下，含碳元素的鋼鉆孔在研磨時(shí)造成的蝕除物和工作液在低溫下造成的降解物中的碳微粒，在陰離子效應(yīng)的作用下，部分蝕除物、碳微粒會(huì)黏附在陰極表層形成幾層隔熱，保證了硅陰極在粗研磨中的耗損很小，甚至是零耗損。電弧研磨中主要就的陰極耗損量來自于粗研磨，精研磨預(yù)設(shè)前提雖然耗損率較高，但因配件留出研磨余量太少即研磨蝕除量較少，其總體耗損量也較少。整體而言，硅陰極在大電阻的粗研磨中耗損會(huì)多于銅陰極；在精研磨中耗損可能會(huì)稍小于銅陰極。

（3）表層質(zhì)量

硅板材的微粒直徑約直接影響電弧研磨的表層溫度梯度，直徑約越自力贏得更低的表層溫度梯度值。幾年前采用微粒直徑約φ5 μm的硅板材，電弧研磨的表層只能達(dá)至VDI18（Ra0.8 μm），時(shí)至今日硅板材的微粒直徑約已能達(dá)至φ3 μm以上，電弧研磨的表層可平衡達(dá)至VDI12（Ra0.4 μm）或者更精巧的級(jí)別。

銅板材的電導(dǎo)率較高，組織結(jié)構(gòu)球狀，電弧精研磨易贏得平衡的研磨狀態(tài)，在較困難的前提下也能平衡研磨，表層溫度梯度可小于Ra0.1 μm，能進(jìn)行鏡片電弧研磨。由此看來，如果振動(dòng)研磨崇尚極為精巧的表層，采用銅板材做陰極更加最合適，這是銅陰極較硅陰極的主要就競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但銅陰極在大電阻預(yù)設(shè)前提下，陰極表層容易變得粗糙不堪，甚至出現(xiàn)裂紋，而硅板材則沒有這方面的問題，對(duì)于表層溫度梯度要求為VDI26（Ra2.0 μm）左右的型腔研磨，采用1個(gè)硅陰極即可完成從粗到精的研磨過程，實(shí)現(xiàn)均勻一致的紋面效果，表層不會(huì)有缺陷。另外，由于硅與角蕨組織結(jié)構(gòu)的不同，硅陰極表層振動(dòng)的腐蝕點(diǎn)比銅陰極要規(guī)則，因此在研磨VDI20及以上相同表層溫度梯度時(shí)，采用硅陰極研磨的鉆孔表層微粒度更加分明，這種紋面效果要優(yōu)于銅陰極的振動(dòng)表層效果。臥式研磨中心

（4）研磨精度

硅板材的熱膨脹常數(shù)小，銅板材的熱膨脹常數(shù)是硅板材的4倍，因此在振動(dòng)研磨中硅陰極相比銅陰極不易發(fā)生變形，可贏得更平衡可靠的研磨精度。尤其是在研磨深窄筋位部分時(shí)，局部低溫容易使銅陰極發(fā)生彎曲變形，而硅陰極不會(huì)這樣；對(duì)于深徑比大的銅陰極，在研磨預(yù)設(shè)時(shí)還需要補(bǔ)償一定的熱膨脹值來修正體積，而硅陰極不需要。

（5）陰極重量

硅板材較銅的密度要小，相同體積的硅陰極重量?jī)H為銅陰極的1/5。可見體積較大的陰極采用硅板材非常最合適，極大地減輕了電弧研磨機(jī)床主軸的載荷，陰極不會(huì)因?yàn)橹亓看蠖鴮?dǎo)致裝夾不便、研磨中造成偏擺位移等問題，可見在大型鑄件研磨中采用硅陰極很有意義。

（6）陰極制做難度

硅板材的機(jī)械研磨性能好，切削阻力僅為銅的1/4，在正確的研磨前提下，銑削研磨硅陰極的工作效率是銅陰極的2~6倍。硅陰極容易清角，可以將平時(shí)要由多個(gè)陰極完成的鉆孔設(shè)計(jì)成一個(gè)整體陰極來研磨。硅板材獨(dú)特的微粒組織結(jié)構(gòu)，使得陰極銑削成型后不會(huì)造成毛刺，對(duì)于復(fù)雜造型不便于除去毛刺的情況直接滿足采用要求，省去了人工對(duì)陰極進(jìn)行拋光的工序，避免了拋光導(dǎo)致的形狀改變、體積誤差等。需要注意的是，由于硅是粉塵堆積物，銑削硅時(shí)會(huì)造成大量的粉塵，因此銑削機(jī)床必須要有密封與吸塵裝置。如果需要采用電弧線切割研磨硅陰極，其研磨性能就不如銅板材了，切割速率相比銅慢約40%。

（7）陰極安裝與采用

硅板材的可粘結(jié)性好，可以采用導(dǎo)電膠將硅與夾具粘結(jié)的方法銑削陰極、振動(dòng)研磨，可省去在陰極板材上研磨螺絲孔的工序，節(jié)省了工作時(shí)間。硅板材比較脆，特別是細(xì)小窄長(zhǎng)陰極，在采用中受到外力作用時(shí)容易折斷，但可以馬上知曉陰極發(fā)生了損傷。如果是銅陰極則只會(huì)彎曲不會(huì)折斷，這種狀況在采用過程中非常危險(xiǎn)且難以發(fā)現(xiàn)，很容易導(dǎo)致鉆孔報(bào)廢。

（8）價(jià)格

銅板材是不可再生資源，價(jià)格趨勢(shì)會(huì)越來越貴，而硅板材的價(jià)格趨于平衡。近幾年銅板材價(jià)格不斷上漲，而各大硅制造商不斷改進(jìn)制做硅的工藝使其更具性價(jià)比競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

目前全球知名的硅供應(yīng)商中不同供應(yīng)商有多種不同牌號(hào)的硅可供選擇。通常根據(jù)硅板材的平均微粒直徑約來分類，微粒直徑約≤φ4 μm的定義為細(xì)硅，微粒在φ5~φ10 μm定義為中硅，微粒在10 μm以上定義為粗硅。微粒直徑約越小板材的價(jià)格越貴，可以根據(jù)電弧研磨要求與成本選擇最合適的硅板材。臥式研磨中心

綜上所述，在硅陰極的8項(xiàng)電弧研磨優(yōu)點(diǎn)中，其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)明顯：

• 銑削陰極工作效率均明顯優(yōu)于銅陰極；

• 振動(dòng)研磨工作效率優(yōu)于銅陰極；

• 大陰極重量輕，非常適合；

• 體積平衡性良好，薄片陰極不容易發(fā)生變形；

• 銑削陰極沒有毛刺，自動(dòng)化首選

硅板材的不足之處：

• 銑削陰極需要有專門的硅研磨機(jī)

• 不太適合VDI12（Ra0.4 μm）以下的精巧表層振動(dòng)研磨；

硅陰極板材的局限性將逐漸被國(guó)內(nèi)鑄件制造行業(yè)認(rèn)識(shí)和接受。正確換用硅陰極板材，并配合改進(jìn)相關(guān)工藝環(huán)節(jié)，將為鑄件制造民營(yíng)企業(yè)帶來高效、低成本效益。