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1、電火花加工技術一.放電加工原理由直流脈沖電源提供直流脈沖,工具電极和工件分別接要在脈沖電源的兩极上,并浸泡在工作液中,電极在伺服電机的驅動下慢地向工件靠近,當接近到一定的距離時電极和工件之間在以發生脈沖性火花放電,產生的瞬時局部高溫而將金屬蝕除(如圖1所示).它是集電力,熱力.磁力和流体動力的綜合過程,可分為四個連續的加工階段:1.极間介質電离,擊穿,形成放電通道,當脈沖電壓加在兩极間時，极間形成電場,由于兩极的微觀表面不平,极間距离也是不均勻的,電場分布也是不均勻的,最近的突出點或尖端處電場強度最大.介質中的導電雜質(如金屬微粒.碳粒子)和自由電子在電場
2、最強處搭橋,陰极表面產生場至電子發射,与電介質中的分子/中性原子形成碰撞電离.介質被擊穿,形成等离子放電通道.場強可達105V/mm.2..极間放電(如圖2).材料熱蝕.放電通道中的電子高速沖擊陽极.正离子高速沖擊陰极.放電通道受磁場力和介質的壓縮.截面之電流密度高達105~106A/CM2,中心溫度達100000以上.瞬時壓力達107帕斯卡.高溫使兩极放電點局部熔化或气化.形成過熱金屬,同時介質汽化和熱裂分解,如煤油分解為碳粒.H2.CH4.C2H2.3..蝕除物的拋出.局部微爆炸使熔化.气化的電极和工件蝕除物拋出(如圖3).蝕除區邊緣形成翻邊.蝕除物大
3、部分拋入工件液中收縮為小顆粒.絕少部分飛濺,鍍覆,吸符在對面极板表面上,利用得當可減少或補償電极的損耗.1.极間介質消電离.一次脈中放電結束后,隨著气泡的破裂,帶電粒子迅速減少.复合為中性粒子,使介質消電离,形成一段間隔時間.以免造成電弧放電.一.影響材料放電腐蝕的主要因素.(一)极性效應.在電火花加工時,兩電极接脈沖電源极性不同,造成蝕除量不同的現象叫做极性效應.工件接電源的正极,工具電极接負极稱為正极性,反之,工件接電源的負极,工具電极接電源的正极稱為負极性.极性的改變意味著兩极間能量分布的改變.在電場的作用下,放電通道中的電子奔向陽极,正离子奔向陰极
4、.電子質量小,在短時間內容易獲得較高的運動速度,而正离子質量大,在短時間內難以獲得較高的運動速度.因此,在短脈寬.正极性加工中,電子動能大,電子傳遞給陽极的能量大于正离子傳遞給陰极的能量,使陽极蝕除量大于陰极蝕除量.當在長脈寬.負极性加工中,正离子傳遞給陰极的能量大大多于電子傳遞給陽极的能量,使陰极蝕除量顯著大于陽极的蝕除量.故脈沖寬度和脈沖電壓是影響极性效應的重要因素.(二)覆蓋效應.在材料放電腐蝕勃程中,一個電极的電蝕產物轉移到另一個電极表面上,形成一定厚度的覆蓋層,這种現象叫做覆蓋效應.合理利用覆蓋效應,有利于降低電极損耗,在油類介質中加工時,覆蓋層
5、主要是石墨化的碳素層,其次是黏附在電极表面的金屬微粒黏結層.在煤油中用銅加工鋼時,電极表面生成的碳素層与銅基体組成耐蝕層,當碳素層厚度為6微米時,銅基表面溫度僅為碳素層溫度的三分之一,電极的損耗明顯降低,黏結層為鋼的粒層,強度不牢,耐蝕性也不高,但在寬脈沖大電流加工時,補償作用也很明顯.只是黏結層的厚度和均勻性難以控制,易引起電极型面畸變,甚至使電极尺寸增大.碳素層的生成條件是:1電极上待覆蓋的表面溫度不低于碳素層生成溫度,但低于熔點,此使炭粒子燒結成石墨化的耐蝕層.2.當電极表面加熱至碳素層生成溫度附近時,還要有足夠多的電蝕產物,特別是介質的熱解產物炭粒
6、子3.要有足夠的時間,以便在這一表面上形成一定度的碳層.4.一般采用負极性加工,因為碳素層易在陽极表面生成.覆蓋效應的主要影響因素:(1)脈沖參數与波形的影響.增大脈沖放電能量有助于覆蓋層的生長,減小脈沖間隔度,有利于在各种電規准下生成覆蓋層.(2)電极對材料的影響.銅加工鋼時覆蓋效應明顯,因為銅不產生碳化物,而鋼對碳素層的生成起著類似催化的作用,介質全部熱解的炭粒子都有可能參与碳素層的形成.但銅加工硬質合金時,則不容易生成覆蓋層.(3)工作液的影響.石油產物的油類工作液在放電產生的高溫作用下,生成大量的炭粒子,有助于碳素層的生成.(4)工藝條件影響.覆蓋
7、層的形成還与間隙狀態有關.如工作液臟,介質處于液相和气相混雜狀態,間隙過熱,放電在間隙空間分布較集中,電极截面較大,電极間隙較小,加工穩定等,均有助于生成覆蓋層.應用沖油方式時,沖油壓力較大時會破坏覆蓋層的生成,導致電极損耗及其非均勻性變大.(一)間隙效應.電火花加工中,隨著放電間隙大小的變化影響電极与工件蝕除量的現象稱為間隙效應(1)間隙距离与間隙電壓的關系.兩极間的一定距离,都對應著相應的擊穿電壓.但在加工中,因兩极微觀表面不平,間隙中介質和電蝕產物的存在,使兩极擊穿距离的分散性顯著增加.電壓愈高,;放電能量愈大,電极間隙愈大,分散性愈明顯.這必然影響
8、著蝕除量的偏差.在同樣的介質中,石墨電极比銅電极易擊穿,銅電极比鎢
