混气电火花加工气泡形成机理及实验研究

为了研究混气电火花加工中微气泡的形成机理,建立了微气泡数学模型。分析发现,微气泡的大小与气泡内外的压力差有关,压力越大,气泡直径越小。选择不同的混气压力进行了对比试验,结果表明:极间混入气体后改变了原有的放电状态,加工效率略有降低,电极绝对损耗变小,表面粗糙度值下降;随着混气压力的增加,放电间隙减小,增大了电蚀产物从极间排出的难度,加工效率继续降低,电极损耗基本不变,表面粗糙度值略有下降。     

外加磁场对铁磁材料电火花小孔加工的影响

针对电火花加工中电蚀产物排出困难、加工效率低、电极损耗严重等问题,研究了外加磁场对铁磁性材料电火花小孔加工的影响,分析了铁磁性电蚀微粒在加工区域受外加磁场磁力作用的影响规律,实验研究了在不同电极材质条件下,外加磁场对加工速度、电极损耗的影响。结果表明:采用磁场电火花复合加工方法在铁磁材料工件上加工小孔,其加工速度和电极损耗都比普通电火花加工有明显改善。     

基于Fluent的电火花加工气泡分布对复合电极损耗的影响研究

在电火花铣削加工中，电极的形状损耗一直是限制加工精度的重要因素。而加工过程中气泡的产生及运动不仅影响电极放电，也影响电极损耗。为此，采用气液二相流仿真技术模拟气泡在一种复合电极表面区域内的运动，将不同尺寸电极下气泡的运动倾向进行比较与分析，首先绘制并调整电极模型，对内外电极的多个外缘进行圆角处理，以模拟电极在加工过程中的磨损情况；接着，调整电极模型的内外电极间隙尺寸及底面高度差，进行多组正交仿真实验；最后，比较和分析气泡在不同模型条件下的流动倾向与分布规律，讨论各因素对气泡产生及运动的影响。     

电火花加工工具电极耐电蚀性能的试验研究

电火花成形加工过程中，工具电极的损耗是影响工件几何形状精度的主要因素之一。从工具电极的制作工艺着手，分别利用直流和脉冲电流电铸工具电被，进行了电极放电损耗试验。通过试验和SEM形貌研究分析了工艺参数对电极耐电蚀性能的影响，并用正交试验法优化了工艺参数。结果表明，脉冲电铸铜电极可降低损耗，且在一定工艺条件下脉冲电铸电极具有优异的耐电蚀性能。     

基于混粉内冲液的微细电火花深小孔加工

电火花深小孔加工常采用管电极内冲液的方式促进电蚀产物排出,以提高加工速度、深小孔的加工质量和深径比。以自来水为工作液开展实验,首先通过正交试验确定深小孔加工的最优参数;然后在工作液中分别混入不同磨料,对比分析不同磨料对深小孔加工效果的影响。结果发现：添加半导体磨料有利于提高加工效率、减小孔的锥度并降低孔壁表面粗糙度值,而添加绝缘体磨料有利于降低电极损耗;混粉浓度和磨料粒径对加工效率、电极损耗、孔径及孔壁表面粗糙度均有明显影响;射流磨料对工件产生磨蚀效果并在孔壁表面留下刮痕,可减少或去除电火花加工表面的重铸层。     

微细电火花内冲液小孔加工的非电参数工艺研究

采用内冲液方式能有效提高微细电火花小孔加工的效率,研究了微细电火花内冲液孔加工中的内冲液压力、电极转速等非电参数对加工效率和电极损耗的影响及电极转速对孔径大小的影响。通过实验发现,当内冲液压力达到一定值后,其对效率的提高作用会减弱;高转速电极对提高加工效率、降低电极损耗很有必要;且电极转速越高,放电越均匀,加工出的孔径越小。     

电火花电解复合加工工作液浓度对电极损耗的影响研究

针对电火花电解复合加工的电极损耗问题,以模具钢为加工对象开展了电火花电解复合加工实验。分析了在不同极性和电极材料条件下,工作液浓度对电极相对损耗、电极形状变化规律及加工精度的影响。结果表明:合理控制工作液浓度能降低电极相对损耗及减小电极形状变化。     

电火花成形加工工具电极损耗预测

电火花成形加工过程中,极间放电在蚀除工件材料的同时,也会对工具电极带来一定程度的损耗,进而影响工件的尺寸及形状精度,降低加工效率。目前普遍采用更换电极重复加工的方式来获得最终形面,需要消耗大量的工具电极和工时。针对电火花加工的工具电极损耗展开了研究,通过系统地分析所得电极形面特征及进给方向与损耗量之间的关系,建立了实用的电极损耗预测模型。通过实验证明了该模型能准确预测工具电极形面损耗,为电火花加工的电极损耗预测提供了有效方法。     

电参数对钛合金放电诱导可控烧蚀车削加工的影响研究

设计了基于放电概率的诱导烧蚀电极伺服控制系统,通过优化实验,设定其放电概率为80%,并在此基础上分析了脉冲宽度、脉冲间隔、峰值电流等电参数对加工的影响。结果表明:正极性加工时,峰值电流对加工效率的影响最大。通过选取优化参数,与常规电火花车削对比表明:放电诱导可控烧蚀车削的材料加工效率是常规电火花车削的27倍,电极相对损耗仅为常规电火花车削的80%。     

微细电火花小孔加工过程仿真

微细电火花小孔加工过程中存在的电极损耗问题,严重影响了孔的加工精度.以单脉冲放电理论为基础,改进了微细电火花小孔加工过程的仿真模型,对工具与工件加工形状的变化过程进行了仿真研究.与实验结果相比,模型能较好地预测电极损耗及其对工件形状精度的影响,从而为进一步研究电极离线补偿提供了一种经济、可行的方法.     

微细电火花单道扫描加工积分蚀除机理研究

针对微细电火花单道扫描加工中电极端部及试件轮廓横截面出现的钝圆现象,给出了其产生的主要影响因素,分析了放电脉冲对正负两极的积分蚀除机理,据此开发了微细电火花单道扫描加工在正负两极的积分蚀除仿真软件,并进行了微细电火花单道扫描加工仿真研究。基于微细组合电加工样机,开展了典型截面形状工具电极的单道扫描加工实验,对工具电极与试件截面轮廓的测量结果表明,放电脉冲在正负两极的积分蚀除作用与多项工艺参数密切相关。     

单晶硅电火花铣削电极损耗研究

提出了一种以电火花加工技术对半导体硅材料进行铣削加工的方法,分别进行了单晶硅和45钢的电火花铣削加工,发现铣削单晶硅的电极体积相对损耗仅为0.41%,而45钢达到9.22%.针对此现象,从蚀除机理、放电间隙以及放电电流的爬坡特性方面对单晶硅放电加工特性进行了研究,并解释了其电极损耗低的原因.最后研究了不同加工规准下,单晶硅电火花铣削加工电极相对损耗的工艺规律.     

空蚀过程中电化学电位变化规律研究

由电火花放电装置产生空泡,采用电化学技术检测了空泡溃灭作用于金属表面引起的电极电位变化。研究表明若保持电火花放电装置每次放电的参数不变,而且金属电极总面积远远大于空泡作用区的面积,则金属的电极电位与电极面积的对数成线性正比关系。这表明,在空蚀过程中,金属表面存在着空蚀区与非空蚀区的电偶作用。     

氯盐体系锡隔膜电沉积仿真模拟

采用COMSOL多场耦合计算机仿真软件对氯盐体系锡隔膜电沉积进行了仿真模拟,研究锡隔膜电积时电解槽内离子浓度、流体密度、流体速度、电流密度等的分布特征及其随时间的变化规律。结果表明:锡隔膜电积时槽内离子浓度分布受到入口流速、电流密度、电积时间、槽内离子互相作用的影响而发生变化。增加进液速度及降低HCl浓度有利于提高电解液平均密度及阴极表面Sn^2+的最低浓度。电积时极板边缘发生离子对流,顶部对流速度高于边缘处对流速度,且流体密度梯度影响离子对流方式。极板周围电流密度分布呈非均匀分布,在电极边缘发生电流偏转。增加电流密度能降低阴极表面Sn^2+最低浓度及流体的平均密度,同时也将增加阴极表面流体的平均流速,并使得阴极产物厚度不均匀。     

工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置设计与试验

电火花加工小孔存在电蚀产物排出效率低导致加工效率低、电蚀产物排除导致二次放电现象影响加工精度等问题,而超声振动在工作液中产生空化效应和泵吸作用,能大幅提高电火花的排屑和消电离能力,进而在很大程度上减少上述问题的发生。设计一套工作液超声振动辅助电火花小孔加工装置,主要包括主轴系统、微三维运动平台、超声振动工作液槽和数据采集系统,其中主轴系统包括NSK电主轴、引电结构、工具电极装夹结构,可以实现工具电极的高速旋转;基于LabVIEW开发了电火花小孔加工控制系统,主要包括初始化模块、粗定位模块、恒电压对刀模块、实时电压分段控制加工模块和实时显示模块。开展了工作液超声振动辅助电火花小孔加工试验研究,试验结果表明：随电火花加工电压的增加,工件材料去除率和电极损耗率都趋于增大。     

复合电极-混粉电火花加工Ti-6Al-4V钛合金的研究

目的采用混粉电火花加工技术,使用超声电沉积制备的Cu-Si C复合电极加工TC4钛合金,在工作液中混入碳粉进行表面改性,以获取性能优异的加工表面。方法利用Cu-Si C复合电极和Cu电极对TC4钛合金进行成型加工。用扫描电子显微镜(SEM)观察加工后工件的表面形貌和熔凝层断面形貌,并用TR200粗糙度仪测量其表面不同位置的粗糙度值。用硬度仪测量工件熔凝层的显微硬度,用X射线衍射仪对材料强化层进行物相分析。并对电极损耗进行对比分析。结果 Cu电极加工的TC4钛合金表面凹坑深且面积大,熔凝层疏松,粘合性较差。Cu-Si C复合电极加工的TC4钛合金表面放电痕迹大,深度统一,电蚀产物少,熔凝层致密好。利用X射线衍射仪、硬度测量仪和粗糙度仪对试样测量分析显示,Cu-Si C复合电极加工后,表面生成的Ti C峰相高,耐磨性好,表层显微硬度较大,约为基体的6倍,表面平均粗糙度值Ra=2.825μm。复合电极损耗比铜电极损耗降低了18%。结论两种电极加工后,TC4钛合金表面均得到改善,且使用超声电沉积Cu-Si C复合电极加工后的表面质量更好。     

电火花加工的基本原理

1.电蚀过程的极效应现象火花放电过程中,电极的阳极和阴极表面分别受到电子和离子的轰击以及瞬时热源的作用,因此它们同时都会遭到电腐蚀。但是矛盾着的两方面中,必有一方面是主要的,它方面是次要的。因为阳极和阴极表面所获得的能量不一样,故蚀除量也是不一样的(即使是电极材料相同)。电火花加工时两极蚀除速度不同的现象叫做“极效应”。(严格而言指电极材料相同时)。一般习惯于当阳极蚀除速度大于阴极时的极效应称作“正”的,亦称“正极性”,反之称作“负”的,或称“负极性”。     

微细电火花加工电极磨损几何形状研究及仿真

通过实验研究了微细电火花加工盲孔的电极损耗,并基于Matlab软件,在二维矩阵的基础上,通过选取网格设定大小,设定工具运动情况、放电间隙、放电间隙影响因子、单个脉冲去除凹坑大小及相对电极损耗率等参数,仿真电极形状变化的全过程。该模型经后续完善后可用于预测补偿。为了验证仿真模型,对比了仿真结果与实际实验,证明该仿真方法可行。     

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。     

基于多材质电极的微小复杂曲面电火花成形加工方法研究

提出了一种基于多材质电极的微小复杂曲面电火花成形加工方法,以多材质电极成形加工电极损耗原理为基础制备多材质电极,并进行微小复杂曲面电火花成形加工实验;研究不同电极材料、不同端面形状组成的多材质电极对微小复杂曲面加工形貌的影响。通过分析加工后微小曲面不同位置的轮廓特征,发现加工后曲面各处均为表面平滑、曲率变化均匀的平滑过渡曲面,且随着多材质电极材料、形状的变化,所加工曲面的特征变化明显,从而验证了多材质电极微小复杂曲面电火花成形加工方法的有效性。