电火花介质击穿放电微观物理过程和电火花加工新技术

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1、第二章电火花介质击穿放电微观物理过程和电火花加工新技术第一节放电的伏安特性和电火花加工的基本原理一、放电的伏安特性二、电火花加工原理三、条件四、特点五、分类一、放电的伏安特性1.放电现象与电加工方法⒉放电现象的基础和放电的伏安特性1.放电现象与电加工方法放电加工是通过人工设定的放电现象，利用其能量进行加工的方法。19世纪末期，在美国发明了电笔，它是在电极与被加工工件金属之间，通过低电压、大电流时进行刻印或写字的；进入20世纪后，通过在介电液体中放电，能够制作金属粉末等；苏联学者拉扎连柯夫妇1943年在金属上打孔获得成功发明电火花加工日本把电火花加工作为精密加工，用

2、于金属模具加工来研究。电火花加工已经成为金属模具加工的主要手段⒉放电现象的基础和放电的伏安特性把在固体、液体、气体的绝缘体内通过电流时的现象称为放电。使其产生绝缘破坏，就会从电晕放电(corona)开始，经过火花放电(spark)、电弧放电(arc)的形式，完成绝缘的破坏。暗流：a-b段电晕放电(b)火花放电(b-c段)电弧放电(d-e段以后)气体中放电类型起始放电间隙与放电电压二、电火花加工原理电火花加工原理：工件和工具之间脉冲性放电的电腐蚀现象来蚀除多余金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。二、条件⒈经常保持一定的间隙几微米到几百微米⒉脉冲放

3、电1μs～1000μs⒊绝缘介质103～107Ω·㎝三、电火花加工的特点：⒈优点：⑴难切削材料⑵特殊、复杂零件⑶无明显作用力⒉缺点：⑴导电材料⑵加工速度慢⑶电极损耗⑷角半径有限制四、电火花加工的分类：⒈穿孔成型加工⒉线切割加工⒊电火花磨、镗削⒋同步共轭回转加工⒌高速小孔加工⒍表面强化、刻字⒎电火花铣削加工⒏微细电火花加工⒐电火花表面沉积加工⒑电火花表面着色第二节电火花介质击穿放电微观物理过程电火花加工过程中，包含着加工间隙中的电蚀产物产物从工件电极和工具电极上蚀除、间隙中电蚀产物从间隙中排出、间隙尺寸增大、电极跟进等过程。从微观上看，加工间隙中的电蚀产物产物是如何

4、（怎样）从工件电极和工具电极上蚀除下来的？电火花介质击穿放电微观物理过程。第二节电火花介质击穿放电微观物理过程一、极间介质的电离、击穿、形成放电通道二、介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀三、电极材料的抛出四、极间介质的消电离第二节电火花介质击穿放电微观物理过程第二节电火花介质击穿放电微观物理过程一、极间介质的电离、击穿、形成放电通道场强：105V／mm（100V／µm）时间：0.1～0.01µs电阻：绝缘→几分之一欧姆电流密度：105～106A／cm2（103～104A／mm2）20～25V温度：10000℃初始压力：数至数十Mpa二、介质热分解、电极材料熔化、

5、气化热膨胀电子→正极正离子→负极电能→动能→热能通道高温→工作液热分解表面瞬时热源热膨胀小气泡爆炸声第二节电火花介质击穿放电微观物理过程三、电极材料的抛出向外膨胀气泡内外各处压力不等排挤、抛出，进入工作液飞溅镀覆吸附抛出作用：热爆炸力电动力流体动力四、极间介质的消电离恢复绝缘消电离时间电蚀产物排除第三节电火花加工方法和新技术一、电火花加工方法二、电火花加工新技术一、电火花加工方法㈠冲模的电火花加工㈡型腔模的电火花加工㈢小孔加工㈣异形小孔的电火花加工㈤电火花小孔磨削㈥电火花铲磨硬质合金小模数齿轮滚刀㈦电火花共轭同步回转加工螺纹㈧金属电火花表面强化和刻字㈨电火花双轴回

6、转展成法磨削凹凸球面球头一、电火花加工方法电火花穿孔成型加工电火花穿孔加工电火花成型加工冲模（凸凹模、卸料板、固定板）粉末冶金模挤压模（型腔）型孔零件小孔（φ0.01～φ3mm小圆孔、异形孔）型腔零件型腔模（锻模、压铸模、塑料模、胶木模）㈠冲模的电火花加工一、冲模的电火花加工⒈冲模的电火花加工工艺⒉工具电极优点：⑴在工件淬火后进行加工，避免热处理变形。⑵配合间隙均匀，刃口耐磨。⑶不受材料硬度限制，扩大了模具材料的选用范围。⑷中、小型复杂凹模、整体式、简化结构、提高强度。㈠冲模的电火花加工⒈冲模的电火花加工工艺凹模的尺寸精度：主要靠电极来保证。L2=L1＋2S

7、LL2：凹模的尺寸L1：工具电极的尺寸SL：单面火花间隙值直接配合法：直接用加长的钢凸模作为电极加工凹模，反向加工，加工后把损耗部分切除或低熔点合金浇固。钢打钢：磁性，300V高低压复合回路。绝大多数冲模采用线切割加工㈠冲模的电火花加工⒉工具电极⑴电极材料：T8A，T10ACr12，GCr15硬质合金⑵电极的设计电极结构：整体式镶拼式组合式：多孔落料模、级进模㈠冲模的电火花加工硬质合金：电极适当加长。工具电极的截面轮廓尺寸比预定加工的型孔尺寸均匀地缩小一个加工间隙。重心位于主轴中心线上。电极减重：开减轻孔（不能是通孔）⑶电极的制造机加→成型磨钳工精修线切割加工酸洗

8、镀铜、镀锌