銅做為陰極板材(cai)在(zai)鑄(zhu)件工廠的電弧研(yan)磨(mo)中被廣泛(fan)采用。很多人(ren)認(ren)為只有在(zai)制做大型(xing)陰極且鑄(zhu)件研(yan)磨(mo)要(yao)求(qiu)相對較低或粗研(yan)磨(mo)時，硅(gui)板材(cai)才會成為候選考慮。

現今，在制造技術實力的(de)歐洲，鑄件民營企業超過90%的(de)陰極板材(cai)(cai)采用硅(gui)。但在中國，當前大多數鑄件民營企業還是(shi)換用銅做為主(zhu)要就(jiu)的(de)陰極板材(cai)(cai)。根據(ju)硅(gui)板材(cai)(cai)的(de)優(you)點，以下分析其電弧(hu)研磨的(de)競爭(zheng)優(you)勢與不足。

1.硅板(ban)材的(de)電弧研磨優點(dian)

（1）振動研磨速率

硅(gui)是一(yi)種非(fei)金屬(shu)板(ban)材(cai)，沸點很高，能(neng)忍受Villamblard的(de)電(dian)阻預設前提。當振(zhen)動(dong)面積與陰極(ji)體(ti)積縮沖高越(yue)大時(shi)，硅(gui)板(ban)材(cai)高效粗研磨(mo)(mo)的(de)局限性(xing)越(yue)明顯。硅(gui)的(de)熱(re)傳導常數是銅(tong)(tong)的(de)1/3，其振(zhen)動(dong)過程(cheng)中(zhong)造成的(de)電(dian)能(neng)可更有效地用(yong)于(yu)除(chu)去金屬(shu)板(ban)材(cai)，因(yin)此在中(zhong)、精研磨(mo)(mo)中(zhong)，其研磨(mo)(mo)工作效率(lv)也比銅(tong)(tong)陰極(ji)要(yao)高。一(yi)般而言，在正確的(de)采用(yong)前提下，硅(gui)陰極(ji)的(de)振(zhen)動(dong)研磨(mo)(mo)速率(lv)要(yao)比銅(tong)(tong)陰極(ji)整體(ti)快1.5~2倍。

（2）陰極耗損

硅陰(yin)(yin)極具有能(neng)忍受大(da)電(dian)阻前(qian)(qian)提的(de)優點(dian)，另外，在(zai)最合適的(de)粗(cu)研磨(mo)(mo)預(yu)設前(qian)(qian)提下，含碳元素(su)的(de)鋼鉆孔在(zai)研磨(mo)(mo)時(shi)造成(cheng)(cheng)的(de)蝕除(chu)物(wu)和工作液在(zai)低(di)溫下造成(cheng)(cheng)的(de)降(jiang)解物(wu)中(zhong)(zhong)的(de)碳微粒，在(zai)陰(yin)(yin)離子效應的(de)作用(yong)下，部(bu)分蝕除(chu)物(wu)、碳微粒會(hui)黏(nian)附在(zai)陰(yin)(yin)極表(biao)層(ceng)形成(cheng)(cheng)幾(ji)層(ceng)隔熱(re)，保證了硅陰(yin)(yin)極在(zai)粗(cu)研磨(mo)(mo)中(zhong)(zhong)的(de)耗(hao)(hao)損(sun)很(hen)小，甚至是(shi)零耗(hao)(hao)損(sun)。電(dian)弧研磨(mo)(mo)中(zhong)(zhong)主(zhu)要就的(de)陰(yin)(yin)極耗(hao)(hao)損(sun)量(liang)來自于粗(cu)研磨(mo)(mo)，精(jing)研磨(mo)(mo)預(yu)設前(qian)(qian)提雖然耗(hao)(hao)損(sun)率較高，但因(yin)配件留出研磨(mo)(mo)余量(liang)太少(shao)即研磨(mo)(mo)蝕除(chu)量(liang)較少(shao)，其總(zong)體(ti)耗(hao)(hao)損(sun)量(liang)也較少(shao)。整體(ti)而(er)言，硅陰(yin)(yin)極在(zai)大(da)電(dian)阻的(de)粗(cu)研磨(mo)(mo)中(zhong)(zhong)耗(hao)(hao)損(sun)會(hui)多于銅陰(yin)(yin)極；在(zai)精(jing)研磨(mo)(mo)中(zhong)(zhong)耗(hao)(hao)損(sun)可(ke)能(neng)會(hui)稍小于銅陰(yin)(yin)極。

（3）表層質量

硅板(ban)材(cai)的(de)(de)微粒(li)直徑約直接影響(xiang)電弧研磨(mo)的(de)(de)表層溫度(du)梯(ti)度(du)，直徑約越自力(li)贏得更(geng)低的(de)(de)表層溫度(du)梯(ti)度(du)值。幾年(nian)前采(cai)用(yong)微粒(li)直徑約φ5 μm的(de)(de)硅板(ban)材(cai)，電弧研磨(mo)的(de)(de)表層只能(neng)達至VDI18（Ra0.8 μm），時至今日硅板(ban)材(cai)的(de)(de)微粒(li)直徑約已能(neng)達至φ3 μm以(yi)上(shang)，電弧研磨(mo)的(de)(de)表層可(ke)平衡達至VDI12（Ra0.4 μm）或者更(geng)精巧的(de)(de)級(ji)別。

銅(tong)板(ban)材的(de)(de)(de)電導率較(jiao)高，組(zu)織結(jie)構(gou)球狀，電弧(hu)精(jing)(jing)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)易贏得平(ping)衡的(de)(de)(de)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)狀態，在(zai)較(jiao)困難(nan)的(de)(de)(de)前提(ti)下也能(neng)平(ping)衡研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)，表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)(wen)度梯(ti)度可(ke)小于Ra0.1 μm，能(neng)進行(xing)鏡片電弧(hu)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)。由(you)此看來，如(ru)果振動研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)崇尚極(ji)為精(jing)(jing)巧的(de)(de)(de)表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)，采(cai)用(yong)銅(tong)板(ban)材做陰(yin)(yin)(yin)極(ji)更加最合適，這(zhe)是銅(tong)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)較(jiao)硅(gui)(gui)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)的(de)(de)(de)主要(yao)就競爭優勢。但(dan)銅(tong)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)在(zai)大(da)電阻(zu)預設前提(ti)下，陰(yin)(yin)(yin)極(ji)表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)容(rong)易變得粗糙不(bu)堪，甚至出現(xian)裂紋，而(er)硅(gui)(gui)板(ban)材則(ze)沒(mei)有(you)這(zhe)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)問題，對(dui)于表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)(wen)度梯(ti)度要(yao)求為VDI26（Ra2.0 μm）左(zuo)右的(de)(de)(de)型腔研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)，采(cai)用(yong)1個硅(gui)(gui)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)即可(ke)完(wan)成(cheng)從粗到精(jing)(jing)的(de)(de)(de)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)過程，實現(xian)均勻一致的(de)(de)(de)紋面(mian)效(xiao)(xiao)果，表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)不(bu)會有(you)缺陷。另外(wai)，由(you)于硅(gui)(gui)與角(jiao)蕨(jue)組(zu)織結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)，硅(gui)(gui)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)振動的(de)(de)(de)腐蝕點(dian)比銅(tong)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)要(yao)規(gui)則(ze)，因此在(zai)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)VDI20及以上(shang)相同(tong)表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)溫(wen)(wen)度梯(ti)度時，采(cai)用(yong)硅(gui)(gui)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)研(yan)(yan)磨(mo)(mo)(mo)的(de)(de)(de)鉆孔表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)微粒度更加分(fen)明，這(zhe)種紋面(mian)效(xiao)(xiao)果要(yao)優于銅(tong)陰(yin)(yin)(yin)極(ji)的(de)(de)(de)振動表(biao)(biao)層(ceng)(ceng)(ceng)效(xiao)(xiao)果。

（4）研磨精度

硅板(ban)材(cai)(cai)的(de)熱膨(peng)脹常數(shu)小(xiao)，銅板(ban)材(cai)(cai)的(de)熱膨(peng)脹常數(shu)是(shi)硅板(ban)材(cai)(cai)的(de)4倍，因此在(zai)振動研(yan)磨(mo)(mo)中硅陰(yin)(yin)極(ji)相比銅陰(yin)(yin)極(ji)不(bu)易發(fa)生(sheng)變(bian)形，可贏得更平衡可靠(kao)的(de)研(yan)磨(mo)(mo)精度。尤其是(shi)在(zai)研(yan)磨(mo)(mo)深(shen)窄(zhai)筋位部分(fen)時(shi)，局部低溫容易使銅陰(yin)(yin)極(ji)發(fa)生(sheng)彎曲變(bian)形，而硅陰(yin)(yin)極(ji)不(bu)會這樣；對(dui)于(yu)深(shen)徑比大的(de)銅陰(yin)(yin)極(ji)，在(zai)研(yan)磨(mo)(mo)預設時(shi)還需(xu)要(yao)(yao)補償一定的(de)熱膨(peng)脹值來修正體積，而硅陰(yin)(yin)極(ji)不(bu)需(xu)要(yao)(yao)。

（5）陰極重量

硅(gui)板(ban)材較銅(tong)的(de)密度要小，相同體積(ji)的(de)硅(gui)陰極(ji)(ji)重量僅為銅(tong)陰極(ji)(ji)的(de)1/5。可見體積(ji)較大的(de)陰極(ji)(ji)采(cai)(cai)用(yong)硅(gui)板(ban)材非常最合適(shi)，極(ji)(ji)大地減(jian)輕了電(dian)弧研(yan)磨(mo)機(ji)床主軸的(de)載荷，陰極(ji)(ji)不會因(yin)為重量大而導致裝夾不便、研(yan)磨(mo)中造(zao)成(cheng)偏擺位移等問題，可見在大型鑄件研(yan)磨(mo)中采(cai)(cai)用(yong)硅(gui)陰極(ji)(ji)很有意(yi)義。

（6）陰極制做難度

硅(gui)(gui)(gui)板(ban)材的(de)(de)機械研(yan)磨(mo)(mo)(mo)性能好，切(qie)削(xue)(xue)阻力僅(jin)為銅(tong)的(de)(de)1/4，在正確(que)的(de)(de)研(yan)磨(mo)(mo)(mo)前提下，銑削(xue)(xue)研(yan)磨(mo)(mo)(mo)硅(gui)(gui)(gui)陰(yin)極(ji)的(de)(de)工作效率是(shi)銅(tong)陰(yin)極(ji)的(de)(de)2~6倍。硅(gui)(gui)(gui)陰(yin)極(ji)容易(yi)清(qing)角，可以將平時(shi)要(yao)由(you)多個(ge)陰(yin)極(ji)完成(cheng)的(de)(de)鉆(zhan)孔設計(ji)成(cheng)一個(ge)整體陰(yin)極(ji)來研(yan)磨(mo)(mo)(mo)。硅(gui)(gui)(gui)板(ban)材獨特的(de)(de)微粒(li)組織結(jie)構，使得(de)陰(yin)極(ji)銑削(xue)(xue)成(cheng)型(xing)后(hou)不會造(zao)成(cheng)毛(mao)刺，對于復雜造(zao)型(xing)不便于除去(qu)毛(mao)刺的(de)(de)情況直接(jie)滿足采用(yong)要(yao)求(qiu)，省(sheng)去(qu)了人工對陰(yin)極(ji)進行(xing)拋光(guang)的(de)(de)工序，避免了拋光(guang)導致的(de)(de)形狀改變(bian)、體積(ji)誤差等。需(xu)要(yao)注意的(de)(de)是(shi)，由(you)于硅(gui)(gui)(gui)是(shi)粉塵堆積(ji)物，銑削(xue)(xue)硅(gui)(gui)(gui)時(shi)會造(zao)成(cheng)大量的(de)(de)粉塵，因(yin)此(ci)銑削(xue)(xue)機床必須要(yao)有密封與吸塵裝(zhuang)置。如果(guo)需(xu)要(yao)采用(yong)電弧(hu)線(xian)切(qie)割研(yan)磨(mo)(mo)(mo)硅(gui)(gui)(gui)陰(yin)極(ji)，其研(yan)磨(mo)(mo)(mo)性能就不如銅(tong)板(ban)材了，切(qie)割速率相比銅(tong)慢(man)約40%。

（7）陰極(ji)安(an)裝與采用

硅板(ban)材的可粘結性好(hao)，可以(yi)采用(yong)導電膠將硅與(yu)夾具粘結的方法(fa)銑削陰極、振動研(yan)磨，可省(sheng)去在陰極板(ban)材上研(yan)磨螺絲孔的工序，節省(sheng)了工作時間(jian)。硅板(ban)材比(bi)較(jiao)脆，特別是(shi)細小窄長陰極，在采用(yong)中受到外力(li)作用(yong)時容易折斷(duan)，但可以(yi)馬上知曉(xiao)陰極發(fa)生了損傷。如果是(shi)銅陰極則只會彎曲不會折斷(duan)，這種狀況在采用(yong)過程(cheng)中非(fei)常(chang)危險且難以(yi)發(fa)現，很容易導致鉆孔報廢。

（8）價格

銅板(ban)材(cai)(cai)是不可再生資源，價格(ge)趨勢(shi)會越(yue)來越(yue)貴，而硅板(ban)材(cai)(cai)的價格(ge)趨于平衡。近幾年銅板(ban)材(cai)(cai)價格(ge)不斷(duan)上漲，而各大硅制(zhi)造(zao)商不斷(duan)改進制(zhi)做(zuo)硅的工藝使其(qi)更(geng)具性價比競爭優(you)勢(shi)。

目(mu)前全球知名的(de)(de)(de)硅供(gong)應商中不同供(gong)應商有多種不同牌(pai)號的(de)(de)(de)硅可供(gong)選擇。通常根據(ju)硅板材的(de)(de)(de)平均微(wei)(wei)粒(li)直(zhi)徑(jing)約來分類，微(wei)(wei)粒(li)直(zhi)徑(jing)約≤φ4 μm的(de)(de)(de)定(ding)義為(wei)細(xi)硅，微(wei)(wei)粒(li)在φ5~φ10 μm定(ding)義為(wei)中硅，微(wei)(wei)粒(li)在10 μm以上定(ding)義為(wei)粗(cu)硅。微(wei)(wei)粒(li)直(zhi)徑(jing)約越小板材的(de)(de)(de)價格越貴(gui)，可以根據(ju)電弧研磨(mo)要求(qiu)與(yu)成(cheng)本選擇最合適的(de)(de)(de)硅板材。

綜上所述(shu)，在(zai)硅陰極的8項電弧研磨優(you)點中，其競(jing)爭優(you)勢明顯：

• 銑削陰(yin)極工(gong)作(zuo)效率均明顯優于銅陰(yin)極；

• 振(zhen)動研(yan)磨(mo)工作(zuo)效率(lv)優(you)于銅陰極；

• 大陰極重量輕，非常(chang)適合；

• 體積(ji)平衡(heng)性良(liang)好，薄(bo)片陰極不容易發(fa)生變形；

• 銑削陰(yin)極沒有(you)毛刺，自動化(hua)首選

硅板材的不足之處：

• 銑(xian)削陰極(ji)需要有專門的硅(gui)研磨機

• 不太適合(he)VDI12（Ra0.4 μm）以下的精巧表層振動研磨；

硅陰(yin)極板材的局限性將逐漸被國(guo)內鑄件(jian)制造(zao)行業認識和接受。正確換用硅陰(yin)極板材，并配(pei)合改進相關工藝環節，將為鑄件(jian)制造(zao)民營企業帶來高(gao)效、低成本效益(yi)。