气雾介质放电诱导烧蚀成形加工技术研究

利用氧气与水产生雾化工作介质,使金属与间歇通入极间的气雾介质发生烧蚀,以获得较高的材料去除率。在氧气关闭阶段,则通过内冲液对烧蚀表面进行电火花加工修整,去除烧蚀产生的氧化层,在提高蚀除效率的同时,获得较好的表面质量(简称冲液雾化烧蚀)。分析了该加工方法的极间放电状态及微观加工过程,并以Cr12工件进行成形加工实验,与常规水中电火花加工及间歇通氧烧蚀加工进行对比,结果表明:冲液雾化烧蚀加工的材料去除率比间歇通氧烧蚀加工提高近1.45倍,比常规水中电火花加工提高约9.59倍;电极质量相对损耗比间歇通氧烧蚀加工增加约45%,比常规水中电火花加工减少近50%;加工表面比间歇通氧烧蚀加工更光整,表面微观形貌与常规水中电火花加工更接近,且无明显烧蚀重熔颗粒。     

高温合金深异形腔雾化烧蚀加工试验研究

针对高温合金深窄异形腔的加工难题,提出了放电诱导雾化烧蚀分段加工方法。对发动机扩压器异型腔进行了雾化烧蚀加工实验,并与冲液电火花加工方法进行对比,结果显示其加工效率是后者的13倍以上。为进一步提高雾化烧蚀加工异形腔的加工效率与加工深度,提出了异形腔分段加工方法,并通过对极间流场及颗粒运动轨迹的仿真分析与比较,证明了分段加工可改善极间的气雾介质供给与排屑问题。最终,实现了深度为67.5 mm的异形腔分段加工,并通过后续电火花方法进行了修整,达到了型腔加工要求。     

钛合金混合气体雾化放电烧蚀铣削加工工艺研究

采用由氧气浓度大于氮气浓度组成的混合气体与水经过雾化形成的雾化介质，通入中空旋转电极进入极间放电进行混合气体雾化放电烧蚀铣削加工，利用介质中的氧气介质与放电形成的熔融材料发生剧烈的化学反应释放热能快速实现钛合金高效蚀除，而介质中的氮气和水降低氧气浓度，实现放电加工过程的稳定性；通过单因素试验研究加工工艺参数对材料去除率等工艺指标的影响。结果显示：在相同条件下，混合气体雾化烧蚀铣削加工的材料去除率是空气雾化放电铣削加工的3倍以上，在小电流加工条件的过切量小于空气雾化放电加工；在放电烧蚀铣削加工钛合金时，材料去除率随着放电电流、脉冲宽度及气体压力的增加而增加。     

钛合金电火花诱导可控烧蚀及车削修整复合加工试验研究

根据钛合金在一定温度和氧气压力条件下发生快速氧化燃烧现象,在电火花诱导放电所提供的高温热源和助燃氧气作用下,对钛合金进行电火花放电诱导可控烧蚀,同时通过车刀对形成的烧蚀及软化层进行在线机械修整,提高表面质量。对TC4钛合金进行常规电火花加工、电火花诱导可控烧蚀加工和电火花诱导可控烧蚀及车削修整复合加工对比试验,结果表明:电火花诱导可控烧蚀及车削修整复合加工具有加工速度快、电极损耗低等优点,并分析了氧气压力、工件转速、电极材料等对加工效果的影响。     

能量逐次递减电火花放电诱导烧蚀修整加工研究

针对电火花诱导烧蚀加工在获得高蚀除效率的同时对加工表面形成的不利影响,提出了能量逐次递减烧蚀修整加工的方法。采用等差数列的方法减小加工参数进行烧蚀加工,结果表明:按等差数列选取加工参数的烧蚀深度呈近似等比例降低趋势,表面质量获得较大的提高。实验中,在获得加工表面粗糙度值为Ra3.083μm的同时,得到485.5 mm3/min的平均加工效率,是同等加工表面质量电火花车削(3.22 mm3/min)的150倍。实现了在保障获得较好表面质量的同时,保持较高蚀除效率的目的。     

放电诱导可控烧蚀高效加工典型工艺方法

提出了一种以放电诱导产生可控烧蚀为基础的高效加工方式。利用大部分金属在放电诱导后表面产生活化区会与通入的氧气发生燃烧的特点,通过放电诱导,使加工表面产生活化区,并控制氧气的通入量,使加工表面金属产生可控高效烧蚀,而后通过电火花加工、电解加工、车削、铣削、磨削等工艺方法修整烧蚀表面,完善表面质量与精度。此种加工方法特别适合于钛合金、高温合金、高强度钢等难加工金属材料的加工。由于采用水溶性非可燃工作液,节能环保,不会产生有害气体及燃烧隐患,因此也是一项绿色制造技术,是机械加工领域一种全新的高效加工方法。     

电火花诱导烧蚀磨削修整复合加工方法研究

针对放电诱导烧蚀加工在高效加工的同时易在工件表面产生巨大烧蚀坑的问题,提出了电火花诱导烧蚀磨削修整复合加工方法。对钛合金TC4进行了电火花加工、烧蚀加工、诱导烧蚀磨削修整复合加工的对比实验,研究机械磨削作用对烧蚀性能的影响。在钛合金烧蚀加工实验过程中,用复合机械磨头进行修整能显著提高加工效率,达到1107 mm3/min,是同等条件下电火花加工的6.77倍、烧蚀加工的1.27倍。由于存在机械磨削修整作用,可在线去除烧蚀产物,露出基体材料,工件表面粗糙度优于烧蚀加工,甚至优于同等电参数下的电火花加工,达到了在获得高效加工的同时提升表面质量的目的。     

高效电火花线切割磁场对表面烧伤影响研究

为减少往复走丝电火花线切割在大能量加工条件下工件表面出现的烧伤条纹,分析了烧伤条纹形成的机理:烧伤条纹主要是因汽化后切缝内工作液不足,熔融的蚀除产物无法随工作液向切缝后部顺畅地排出,从而附着在切缝侧壁而产生。而与切缝轨迹方向平行的梯度磁场可对铁基蚀除产物产生磁场力作用,以借助磁场来促进蚀除产物的排出。试验结果显示:磁场能有效减轻烧伤条纹的产生,且通过极间放电波形的采集发现,在磁场作用下放电波形中击穿延时比例增加,说明极间放电间隙状态有所改善。     

超声在精微小孔电火花加工中的应用

本文叙述了引入超声作用于精微小孔电火花加工中的实践效果。试验中应用了超声在液体介质中的“空化”现象,由于“空化”的作用使电火花加工中的电蚀产物从放电间隙中细化并抛出,从而提高了电源的脉冲能量的利用率,使加工速度比采用单纯RC非独立式脉冲电源加工时,提高了将近十倍;且使“极限加工深度”也大大提高(小孔深径比可达七十倍)。通过有代表性的加工实例,可以看出,采用超声RC非独立式脉冲电源,其应用范围可能扩大到精微型孔的加工,并为精微深孔加工提供了实验依据。文中还就试验装置中超声的产生和传输——通过PZT压电换能器和富里哀变速器来产生和传输中的参数作了定性的讨论。     

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。     

电火花加工放电介质的研究

通过对电火花加工放电通道中等离子体柱的形状和放电通道的电流、电磁特性进行分析,并对电火花加工中不同介质的加工性能进行对比和总结,提出电火花加工介质的技术研究方向应符合绿色制造和资源的可持续发展的理念。     

利用金属络合物的电火花加工研究

在电火花加工的工作液中添加络合剂，使之与被蚀除的金属颗粒产生络合化学反应，生成可溶于工作液中的络合物。利用这种原理，可提高电火花加工性能，在小孔、深槽等加工应用中起到促进排屑的作用。     

Improvement of Dry EDM Characteristics Using Piezoelectric Actuator

This paper describes improvement of the machining characteristics of dry electrical discharge machining (dry EDM) by controlling the discharge gap distance using a piezoelectric actuator. Dry EDM is a new process characterized by small tool electrode wear, negligible damage generated on the machined surface, and significantly high material removal rate especially when oxygen gas is used. However, the narrow discharge gap length compared with conventional EDM using oil as the dielectric working fluid results in frequent occurrence of short circuiting which lowers material removal rate. A piezoelectric actuator with high frequency response was thus introduced to help control gap length of the EDM machine. To elucidate the effects of the piezoelectric actuator, an EDM performance simulator was newly developed to evaluate the machining stability and material removal rate of dry EDM.     

电火花加工过程中电极材料蚀除机理研究

从电火花加工过程中的能量分配、放电通道变化、通道热源以及电极材料蚀除4个方面，就目前国内外的研究现状以及所涉及的关键技术进行了详尽的综述。介绍了分子动力学、粒子模拟等新方法在电加工电极材料蚀除机理研究中的应用，指出了电加工过程中电极材料蚀除机理的进一步研究方向。     

基于旋转电极的方孔电火花加工新方法

提出一种方孔电火花加工新方法,利用具有勒洛三角形截面形状的工具电极在等宽方形约束孔中转动,使电极沿横截面扫过一个正方形区域,从而通过电极底面放电加工出方孔。分析了勒洛三角形电极在与其等宽的方孔中的运动方式和轨迹,设计了基于旋转电极的方孔电火花加工装置,通过实验验证了该方法的可行性。在不同的开路电压下,分别利用旋转的勒洛三角形电极和不旋转的方形电极进行方孔加工,发现旋转的勒洛三角形电极加工效率更高、电极损耗更低。     

旋转电极内冲液电火花铣削加工流场仿真及实验研究

通过理论分析和流场软件仿真的方法,论证了高压高速的水作为电火花铣削加工工作液的可行性,解释了水基工作液中应采用正极性加工的原因.研究了高压高速的水基工作液在放电间隙中的压力场、流速场及蚀除颗粒浓度分布,以及其对加工过程和两极材料蚀除与抛出的影响,并进行了实验验证.     

A review on current research trends in electrical discharge machining (EDM)

Electrical discharge machining (EDM) is one of the earliest non-traditional machining processes. EDM process is based on thermoelectric energy between the work piece and an electrode. A pulse discharge occurs in a small gap between the work piece and the electrode and removes the unwanted material from the parent metal through melting and vaporising. The electrode and the work piece must have electrical conductivity in order to generate the spark. There are various types of products which can be produced using EDM such as dies and moulds. Parts of aerospace, automotive industry and surgical components can be finished by EDM. This paper reviews the research trends in EDM on ultrasonic vibration, dry EDM machining, EDM with powder additives, EDM in water and modeling technique in predicting EDM performances.     

小孔的等面积分流法电火花加工试验研究

介绍一种金属材料小孔的等面积分流法电火花加工.在电火花成形机上,通过改变制作电极的方法,采用电极等面积分流方法和稳定加工参数,进行机床稳定状态的临界面积以下尺寸的小孔加工.研究结果表明,等面积分流条件下,用相同加工参数,分流法的加工速度和放电间隙略有减小,而电极损耗稍稍变大.用分流法电火花加工小孔与不分流相比加工速度、放电间隙、电极损耗基本相似.研究结果证明,用分流法电火花加工小孔可改善机床的微小孔加工性能.     

Influence of silicon powder-mixed dielectric on conventional electrical discharge machining

Electrical discharge machining (EDM) is a technological process with a large industrial implementation. Its use is particularly intense when very complex shapes on hard materials with a high geometrical and dimensional accuracy are required. However, the technological capability of the process has limited its application when the specification of the part surface quality imposes polished and mirror-like characteristics. The addition of powder particles in suspension in the dielectric modifies some process variables and creates the conditions to achieve a high surface quality in large areas. This paper presents a new research work aiming to study the performance improvement of conventional EDM when used with a powder-mixed dielectric. A silicon powder was used and the improvement is assessed through quality surface indicators and process time measurements, over a set of different processing areas. The results show the positive influence of the silicon powder in the reduction of the operating time, required to achieve a specific surface quality, and in the decrease of the surface roughness, allowing the generation of mirror-like surfaces.