在精密注塑模具加工领域，电火花加工是不可或缺的关键工艺，而电极材料的选择直接影响加工效率、质量与成本。传统认知中，铜电极凭借其优异的导电性与加工稳定性占据主导地位，而石墨电极则被视为大尺寸、低精度场景的替代方案。然而，随着材料科学与加工技术的进步，石墨电极的性能边界持续拓展，其与铜电极的竞争关系已发生深刻变化。本文通过系统对比两者的加工特性，为模具制造企业提供科学的电极选型依据。
一、加工效率：石墨电极的粗精一体化优势
石墨作为非金属材料，熔点高达3652-3697℃，可承受更大的电流密度。在粗加工阶段，其导热系数仅为铜的1/3，放电产生的热量更集中于工件表面，金属去除率显著提升。实验数据显示，在相同放电面积下，石墨电极的加工速度可达铜电极的1.5-2倍。中精加工时，石墨的颗粒附着效应形成保护层，进一步减少电极损耗，实现”以粗代精”的连续加工。相比之下，铜电极需频繁更换以维持精度，综合效率优势减弱。
二、表面质量：铜电极的极限精度与石墨的稳定性
铜材料电阻率低（1.68×10⁻⁸Ω·m），结构致密，在微细加工中可获得Ra0.1μm以下的镜面效果，尤其适用于高光洁度要求的精密模具。但大电流条件下，铜电极易产生热应力裂纹，表面粗糙度急剧恶化。石墨电极通过粒径控制（现可达φ3μm），最佳表面粗糙度稳定在Ra0.4μm，且放电腐蚀点分布更均匀，在VDI20以上粗糙度加工中，其晶粒状表面比铜电极的熔融痕迹更具耐磨性。对于VDI26（Ra2.0μm）级型腔，石墨电极可一次性完成粗精加工，避免铜电极需多次换型的工艺复杂性。
三、加工精度：热稳定性决定尺寸控制能力
石墨的热膨胀系数（1.1×10⁻⁶/℃）仅为铜（17×10⁻⁶/℃）的1/15，在深窄肋加工中，铜电极因局部过热易发生弯曲变形，需预留0.1-0.3mm的热补偿量；而石墨电极尺寸稳定性高，无需修正即可保证±0.02mm的加工精度。高宽比超过5:1的铜电极，加工中热变形风险显著增加，石墨电极则可规避此类问题。
四、经济性与工艺适配性：石墨的轻量化与集成化优势
石墨密度（1.8-2.1g/cm³）仅为铜（8.9g/cm³）的1/5，大体积电极可减轻机床主轴负荷60%以上，避免因电极偏摆导致的加工误差。其易切削性（抗切削力为铜的1/4）使复杂电极的制造效率提升2-3倍，且球磨后无毛刺，可直接用于放电加工，省去人工抛光工序。但石墨线切割速度较铜慢40%，且加工粉尘需配备密封除尘系统。安装方面，石墨电极可通过导电胶实现无孔固定，缩短装夹时间30%；但其脆性特征要求避免侧向冲击，而铜电极的塑性变形虽隐蔽却可能导致工件批量报废。
五、成本趋势：资源约束与工艺创新的博弈
铜作为不可再生资源，价格受国际市场波动影响显著，2020-2023年间涨幅达45%。石墨价格则因生产工艺优化（如等静压成型技术）保持稳定，且大尺寸电极的综合成本已低于铜电极20%-30%。随着环保政策趋严，石墨加工的粉尘回收成本逐步降低，其经济性优势进一步凸显。
结论
铜电极在微细加工（Ra<0.2μm）、小批量高精度场景中仍具不可替代性；而石墨电极凭借效率、稳定性与成本优势，已成为大中型模具加工的首选材料。企业需根据加工精度、批量规模与设备条件综合决策，通过材料-工艺-设备的协同优化，实现电火花加工的价值最大化。
