Người ta phân biệt ba nhóm vật liệu điện cực:
+ Nhóm vật liệu kim loại: Đồng điện phân, đồng-volfram, bạc-volfram, đồng thau và thép.
+ Nhóm vật liệu phi kim loại: Graphit.
Ngoài ra, các vật liệu như: thép, volfram, nhôm, molipđen, hợp kim cứng.... chỉ
được sử dụng làm điện cực trong một số ứng dụng đặc biệt. Dưới đây ta đi tìm hiểu một vài vật liệu điện cực phổ biến nhất trong gia công tia lửa điện.
Trong nhóm vật liệu kim loại, thường dùng đồng điện phân và đồng- volfram. Sau đây là một số vật liệu thông thường dùng làm điện cực:
+ Đồng điện phân:
Đồng điện phân chứa ít nhất 99,92% Cu và tối đa 0,005% O2. Khối lượng riêng: 8,9g/cm3.
Điểm nóng chảy: 1083 °C.
Điện trở riêng: 0,0178 Ωmm2/m.
Đồng điện phân phù hợp để gia công thép. Nó có thể được dùng nhiều lần để gia công thô hoặc gia công tinh. Việc gia công đồng điện phân hầu như không có khó khăn gì nhưng khó hơn graphit. Điện cực đồng điện phân cần được khử ứng suất nội để tránh bị biến dạng do sự giải phóng ứng suất nội trong khi gia công tia lửa điện.
Ưu điểm:
+ Điện cực đồng điện phân có độ hớt vật liệu cao và độ mòn nhỏ. Nhược điểm:
+ Điện cực bằng đồng điện phân nặng và có độ dãn nở vì nhiệt lớn.
+ Điện cực bằng đồng điện phân dễ bị biến dạng nên khi làm các điện cực mảnh dẻ thì điện cực không ổn định về hình dáng.
- Đồng - Volfram:
+ Đồng-volfram gồm (65 - 80)% W, còn lại là đồng. + Khối lượng riêng: (15 - 18) g/cm3.
+Điểm nóng chảy: khoảng 2500 °C.
+Điện trở riêng: (0,045 - 0,055) Ωmm2/m.
Điện cực bằng đồng- volfram có độ bền mòn cao là nhờ có mặt của volfram, có tính dẫn điện cao là nhờ có đồng. Điện bằng đồng- volfram đạt được chất lượng bề mặt gia công tia lửa điện tương đương với điện cực đồng điện phân, nhưng đồng- volfram có độ bền cao hơn. Lượng hớt vật liệu tốt hơn đồng điện phân, nhưng tính gia công kém hơn.
Nhược điểm lớn của đồng- volfram là khối lượng riêng lớn và giá thành cao nên kích thước của điện cực bị giới hạn.
- Graphit:
+ Graphit là cacbon tinh khiết với 0,1% tro.
+ Khối lượng riêng: (1,6 - 1,85) g/cm3.
+
Điện trở riêng: (8 - 15) Ωmm2/m.
+ Độ bền gẫy: (200 - 700) kg/cm2
Graphit có cấu trúc gốm nên nó có độ bền hình dáng-nhiệt rất cao và hơn nữa, nó rất bền nóng. Graphit cũng thích hợp để gia công thép. Khi gia công thép, nếu graphit đấu cực dương sẽ có độ mòn ít hơn so với đồng. Với đồng điện phân, nếu tăng cường độ phóng điện thì luôn luôn gắn với việc điện cực bị mòn nhiều hơn. Nhưng ở graphit thì khác, nếu tăng cường độ phóng tia lửa điện thì sự mòn điện cực không đổi, chỉ khi dòng phóng tia lửa điện rất cao (trên 200A) thì mới có sự thay đổi độ mòn điện cực.
Ưu điểm:
+ Graphit có thể được gia công cơ một cách rất dễ dàng, và được chế tạo nhanh
hơn đồng 10 lần.
+ Do khối lượng riêng thấp nên graphit trở thành vật liệu lý tưởng để làm các điện cực lớn.
+Graphit có độ bền nhiệt cực kỳ cao, không bị nóng chảy ngay cả ở 36000 °C.
+ Graphit có độ bền xung nhiệt.
+ Graphit có độ dẫn nhiệt cao hơn nhiều kim loại.
+ Độ giãn nở nhiệt rất thấp, bằng 3.10-6/K và chỉ bằng 1/6 độ giãn nở nhiệt của đồng điện phân 17.10-6/K.
+ Dưới tác dụng của nhiệt trong quá trình gia công tia lửa điện các điện cực graphit vẫn giữ được hình dáng ngay cả khi các điện cực có thành mỏng và phức tạp.
Nhược điểm:
+ Graphit dòn, làm yếu đôi chút quan hệ mài mòn ở góc điện cực.
+ Graphit không thích hợp khi gia công tinh, do đạt độ nhám thấp. Graphit có độ hạt càng nhỏ thì càng đắt.
- Đồng-graphit:
Khối lượng riêng: (2,4 - 3,2) g/cm3
Điện trở riêng: (3 - 5) Ωmm2/m.
Độ bền gẫy: (700 - 900) kg/cm2. Chú ý 1:
Điện cực đồng gia công hợp kim siêu cứng. “+” Điện cực sử dụng để cắt thô.
“-” Điện cực sử dụng để cắt tinh. Chú ý 2:
Điện cực Graphit gia công thép.
“+” Điện cực sử dụng với kiểu làm khuôn lỗ. “-” Điện cực sử dụng với kiểu làm khuôn cắt đứt.