电火花加工放电爆炸力对材料蚀除机理的研究

通过对不同电源、不同电极材料、不同介质条件下单脉冲放电爆炸力及放电蚀坑形貌和尺寸的实验研究,对增爆电源放电爆炸力的蚀除机理进行了初步研究。研究结果表明,虽然增爆电源的单个脉冲能量仅为普通电源的1／2,但其放电冲击波峰值压力及放电蚀坑直径却远远大于普通电源,因而提高了加工效率。研究结果还表明,增爆电源的材料蚀除机理主要是热爆炸蚀除,即材料是先被放电通道的瞬时高温熔化,处于熔化状态的材料在放电爆炸力的作用下被抛出的。放电爆炸力的大小与放电介质密度有关,介质密度越大,放电爆炸力越大。     

一种用于微细电火花加工的甚高频微能脉冲电源

作为微细电火花加工的关键技术之一,微能脉冲电源性能的优劣直接影响放电加工的精度、效率、稳定性等。从减小放电脉冲能量、增大放电间隙、可持续加工的需求出发,探索了一种基于电路共振原理的甚高频(频率在30~300 MHz)微能脉冲电源,突破了现有电火花脉冲电源的工作模式,能产生脉宽极窄、频率极高的脉冲波形,具有纳米级放电蚀除特性,提高了微细电火花加工的极限蚀除能力。放电频率为65 MHz时,相对于传统的微能脉冲电源,加工的孔边缘几乎没有重铸层,极大地减轻了在加工过程中的热损伤、重铸层和热影响区等常规缺陷,改善了工件加工的表面质量,实验结果证明所设计的甚高频微能脉冲电源具有良好的放电蚀除特性。     

电火花加工蚀除过程动态仿真

在电火花单脉冲放电过程仿真的基础上,建立了电火花连续脉冲放电过程的三维热物理模型,利用有限元软件ANSYS模拟了连续脉冲放电过程的温度场分布,得到了连续脉冲放电过程不同时刻温度场分布和材料的动态蚀除过程,并根据脉冲放电的温度场和蚀除凹坑体积,分析了脉冲放电过程的残留温度分布和蚀除凹坑对后续脉冲放电过程的温度场分布和蚀除凹坑体积的影响规律.在仿真过程中,根据数值模拟极间电场强度和分析小孔加工初始时刻放电凹坑分布情况,确定了连续放电仿真模型放电位置的随机选择原则.并通过实验初步验证了材料仿真去除率,为预测材料去除率提供了理论基础.     

结构陶瓷电火花线切割加工效率的研究

研究了结构陶瓷电火花加工的蚀除机理,提出了一个适用于结构陶瓷电火花线切割加工的脉冲电源。     

大面积PCD复合片电火花加工高效节能脉冲电源的研究

本文通过对大面积PCD复合片材料物理特性的分析及电火花放电加工PCD表面放电机理的研究，分析了电火花加工大面积PCD复合片时影响加工速度及表面质量的重要因素。提出了用于加工大面积PCD复合片的理想电源模型，其特点为：大能量、高峰值电压、高峰值电流、窄脉冲、等脉冲能量输出。根据理想电源模型开发出一种高效、节能、环保型大面积PCD复合片电火花专用脉冲电源。与普通电火花脉冲电源比较，该电源加工效率高、加工表面质量好，电能利用率高，是大面积PCD复合片电火花加工的有效工具。     

场致射流微细放电加工实验研究

对场致射流微细放电加工单晶硅进行了工艺实验研究,分析在不同加工极性下的加工机理,发现在正极性加工时,蚀坑在工件表面存在电解液残留是由电火花蚀除和电化学蚀除共同作用的结果,而在充分放电的情形下,是由电火花放电来实现材料蚀除的;在负极性加工时,蚀坑仅仅是由电火花蚀除作用的结果。通过单因素实验获取喷管内径、极间距离、极间电压及工作液浓度对单次放电蚀坑直径的影响曲线,通过优化工艺参数在单晶硅表面加工出宽度为1μm、长度为5μm的微细沟槽。研究结果充分证明了场致射流微细放电加工的加工能力。     

微细电火花加工用脉冲电源技术的基础研究

在微细电火花加工中，使用RC放电回路容易得到数十至数百纳秒的窄脉宽电流，但RC放电回路由于向电容器充电所需时间而不能得到很高的放电频度，严重影响其加工效率。为此，本研究开发了微细电火花加工用晶体管式脉冲电源，并对其加工特性进行了评价，找出了适合于微细电火花加工的晶体管式脉冲电源。实验结果表明，自振式晶体管脉冲电源因其加工速度慢并不适于微细放电加工。通过开发等脉宽晶体管脉冲电源，可实现脉宽80ns的放电电流，与传统的RC放电回路相比，加工速度可提高2至3倍。     

放电能量实时控制的双极性电火花加工脉冲电源

通过观测电火花放电现象对加工的影响,发现可控的双极性电火花加工能用更低的加工刀具磨损率获得比传统单极性电火花加工更高的材料去除率和效率,因此基于先进的电力电子技术,提出了一种双极性通用型电火花加工用脉冲电源,并给出相应的能量控制策略,还采用可提供连续正负脉冲输出的全桥电路作为该脉冲电源的主电路,并引入间隙电压和间隙电流的和作为唯一的控制量,在引弧阶段采用电压控制,在放电阶段采用电流控制。用一个电路完成放电间隙的击穿和放电能量的控制,减小脉冲电源系统的体积,同时在单个放电过程的各个阶段,对脉冲电压、放电电流、放电持续时间和消电离时间等参数进行合理灵活的调整,在维持放电频率一定的情况下,保证加工过程中单次放电能量的一致,从而实现高效均匀的电火花加工。     

非晶合金复合材料电火花线切割加工工艺研究

非晶合金复合材料兼具非晶合金和传统金属的特点，工程应用前景广阔，这类材料属于难加工材料，实现其零件的加工对工程应用具有重要意义。以两种非晶合金复合材料为研究对象开展电火花线切割单因素实验，研究脉冲宽度、脉冲间隔、脉冲波形和功率管数对加工效果的影响，并针对工艺规律进行研究分析，以获得较好的切割效率和表面质量。此外，针对电火花线切割加工不同合金元素的电火花蚀除行为开展研究，发现母材中的Cu元素更容易被蚀除，而Ti、Zr元素相对难蚀除。     

往复走丝电火花线切割加工放电通道等离子体的观测研究

通过实验直接观测电火花加工放电通道等离子体的物理现象,对分析其微观过程和机理具有重要意义。往复走丝电火花线切割加工过程中电极丝与工件之间的相对移动速度较大,其放电通道等离子体的发展过程与传统电火花加工有一定差异。利用高速摄像技术,对往复走丝电火花线切割加工单脉冲放电过程中的放电通道等离子体进行观测研究。结果表明：在脉冲放电过程中,放电通道等离子体沿着工件表面持续滑移,滑移方向与电极丝移动方向一致;脉冲放电期间有大量金属蒸气被抛出,脉冲结束阶段有大量熔融金属被抛出;金属蒸气与熔融金属的抛出方向主要沿着电子运动方向,该现象表明材料去除主要为电子对工件材料的蚀除作用。     

液压爆膜信号发生器的设计

介绍一种液压爆膜信号发生器的应用设计。     

High rising speed discharge current pulse for EDM generated by inductive boosting voltage circuit

This paper introduces a newly developed EDM pulse generator whose high open voltage for discharge is generated by induced electromotive force using a power supply of only 5 V. The pulse generator can generate short duration and high discharge current pulses. The rising time of discharge current pulses to 5 A can be made shorter than 50 ns with a pulse duration of 200 ns or shorter. The results proved that such discharge current pulse shapes increase material removal volume per discharge and that the higher boosting open voltage facilitates the machining of high resistivity materials.     

镍基高温合金Inconel718的超高效电火花电弧复合加工

提出了一种超高效电火花电孤复合铣削镍基高温合金Ineonel718的加工方法．构建了一种新型大功率电源,主要由高压脉冲电源和低压大功率直流电源组成。在冲液和电极旋转的作用下得到了非连续电弧,材料去除率可达13421mm3／min,相对电极损耗率可达1．71％。进行了复合加工和电火花加工的对比实验研究,分析了电极转速对材料去除率和相对电极损耗率的影响,并对加工表面特性进行了研究。     

Micro-EDM process investigation and comparison performance of Al3O2 and ZrO2 based ceramic composites

This paper investigates the micro-EDM behaviour of an Al₃O₂ and ZrO₂ based electrically conductive ceramic composites. The influence of the generator parameters on material removal rate, relative tool wear, surface quality and material removal mechanism is investigated towards the definition of suitable micro-EDM technologies. The study is based on a design of experiments, supported by a fundamental investigation of the generator parameters. Similar variations trends to the machining of steel are observed within the investigated process window, for exception of the tool wear performance. The developed EDM technologies are finally validated through the fabrication of industrial demonstrators.     

Special features of formation of defects in explosion welding of two-layer large plates

Continuity check results of two-layer plates from several consignments are given. A shock pinched plasma generator and explosion welding technique on its base are developed, application of which allowed for excluding discontinuity formation at the beginning of welding and for eliminating stabilization area of joint efficiency and wave structure.     

冷等离子体射流中微细电火花加工特性研究

采用晶体管脉冲电源,在氧气辅助氮气等离子体射流、氮氧混合等离子体射流及外部压缩空气辅助氮气等离子体射流等不同冷等离子体介质中进行了微细电火花加工特性的实验研究,以期确定加工过程稳定的工艺条件,达到提高加工效率和加工质量的目的。在氧气辅助氮气等离子体射流实验中发现,随着氧气流量的增加,材料去除速度和表面粗糙度值均有增大趋势;采用压缩空气辅助氮气等离子体射流的电火花加工在表面质量、边缘质量方面均优于氧气辅助氮气等离子体射流加工。     

风力发电机齿轮箱高故障率原因的研究及改进措施

风能是利用最广泛的清洁能源,随着对新能源的不断开发利用,风力发电机的装机容量不断提高,然而却出现了风机故障率较高的问题,通过对风力发电机故障诊断研究现状进行分析,发现在风力发电机各部位故障中齿轮箱是故障率最高的部位,并且风力发电机齿轮箱故障率明显高于普通齿轮箱,以典型风力发电机齿轮箱为研究对象,通过仿真分析与研究,研究了风力发电机齿轮箱故障高发的作用机制及根本原因,在结构上提出了相应的改进措施,并对改进后结构的有效性进行了验证,为风力发电机齿轮箱的设计及运行提供了重要的参考。     

超重力技术脱除酸性气体影响因素的室内实验研究

随着含酸性气体腐蚀介质油气田相继被发现开发,酸性气体对油气田金属设备的腐蚀问题也日益严重。酸性气体脱除技术是一项降低腐蚀的常用技术。超重力机是一种高效的强化传质设备,气-液在旋转填料层中充分接触,液相在高度分散、高混合、强湍动以及界面急速更新的情况下与气体以极大的相对速度在弯曲流道中接触,极大地强化传质过程。本文考察了转速、温度、中和剂用量等工艺参数对酸性气体脱除率的影响。实验结果表明随着超重力机转速、温度、中和剂用量的增加,酸性气体的脱除率增加,但增加到某一程度后增长速度缓慢。表明超重力技术在脱酸性气体方面具有良好的工业应用前景。     

Grinding characteristics,material removal and damage formation mechanisms in high removal rate grinding of silicon carbide

Development of advanced ceramics such as silicon carbide has gained significant importance because of their desirable properties. However, their engineering applications are still limited owing to the limitations in developing damage-free and economical machining techniques. It is often desired to increase the machining rate to improve productivity while maintaining the desired surface integrity. The success of this approach, however, requires a fundamental understanding of the material removal and damage formation mechanism in grinding. In this paper, high removal rate grinding of silicon carbide was investigated with respect to material removal and basic grinding parameters using a diamond grinding wheel. The results showed that the material removal was primarily due to the microfracture and grain dislodgement under the grinding conditioned selected. For grain dislodgement removal mode, the relationship for the removal rate in scratching based on a simple fracture mechanics analysis has been established. This research provides valuable insights into the surface and subsurface integrity and material removal mechanism during high removal rate grinding of silicon carbide.