电火花加工TC4钛合金时电极损耗的探讨

从试验出发，在相同的条件下，用电火花成型加工方法加工钛合金TC4，分别使用紫铜和铜钨合金电极作对比试验研究。并对用不同电规准加工时的电极损耗机理和生产率（加工速度）作出了分析和探讨，得出了相应的结论。     

TC4钛合金多孔质电极电火花加工性能研究

采用了一种由紫铜颗粒经高温烧结获得的多孔材料作为工具电极进行了TC4钛合金电火花加工性能实验研究。多孔质工具电极可利用颗粒间孔隙形成的流道在加工过程中实现分布式的全向内冲液,增强钛合金电火花加工中的排屑作用。实验结果表明,多孔质电极能够采用不抬刀方式加工,其加工效率可达实体铜电极的3倍;且由于在冲液条件下钛合金加工屑向工具电极的反粘附着行为,使得其电极相对损耗率大幅降低。对半封闭复杂型腔的加工实验结果表明,采用多孔质电极进行粗加工能够大幅缩短加工时间,显示了多孔质电极在有一定深度的钛合金复杂型腔加工中具有较强的加工能力。     

水包油型乳化液钛合金TC4电火花加工特性研究

为解决钛合金在煤油介质中电火花加工效率低及在蒸馏水介质中加工表面质量差的问题,提出利用乳化剂将煤油和蒸馏水超声振动后形成水包油型乳化液作为工作介质的加工方法。分别以煤油、水包油型乳化液和蒸馏水为工作介质,对钛合金TC4进行放电加工试验,从加工效率、电极相对损耗率和表面质量三个方面,对比研究了不同工作介质中钛合金电火花加工的特性。试验结果表明：水包油型乳化液中的加工效率是煤油中加工效率的两倍左右,工件表面粗糙度值Ra比蒸馏水中的Ra值减小了15%~20%,加工后工件表面微裂纹较少,表面较平整,但其电极相对损耗率高。     

钛合金的电火花加工

前言 电火花加工原本可加工任何导电材料,甚至非导电的陶瓷材料,不管其硬、软、脆性程度如何都能加工。然而电火花加工同机加工一样,对于某些硬质合金、耐热合金等特殊材质也属于难加工材料。若加工条件(电流、脉冲参数等)选择不当,不仅影响加工效率还影响到加工的表面质量。为此,本刊特约请电加工行业资深专家王克锡先生将国外相关资料作一编译,将在本刊陆续进行介绍以供参考。     

大面积钛合金电火花加工放电产物运动规律研究

在大面积钛合金电火花加工过程中,容易造成电蚀产物聚集且不易冷却从而产生集中放电、拉弧及短路现象,严重的甚至会烧伤工件的表面。因此,为了实现持续稳定的正常火花放电,在放电过程中放电点的位置分布必须均匀。电火花放电产生的气泡及加工屑是影响放电点分布均匀性的关键因素。为此,首先通过计算流体动力学软件Fluent对气泡的运动规律进行了仿真分析,然后通过高速摄像机拍摄透明电极下气泡的运动规律验证仿真的可靠性。结果表明气泡在间隙内的运动经过了膨胀、收缩及破裂的过程。通过试验对脉冲放电产生的加工屑颗粒的直径分布及数量进行了研究,并对加工屑在放电瞬间的抛撒机理做出了合理的假设,建立了电火花加工过程中放电间隙流场的气液固混合相三维模型,仿真分析了气泡运动对加工屑运动的影响规律。研究发现加工屑在气泡内部时,由于空气对加工屑的阻力小于工作液对气泡膨胀的阻力,加工屑快速向气泡的边界靠近。而当加工屑穿透气泡的边界进入工作液中后其速度迅速降低,且随着气泡的收缩逐渐靠近放电发生的位置。因此可以通过改变脉冲间隔实现控制气泡的大小及加工屑的分布,从而可以有效避免集中放电提高放电点分布的均匀性。     

钛合金小孔电火花加工有限元仿真研究

为有效地预测钛合金材料电火花小孔加工的体积去除率,利用有限元法建立了单脉冲电火花加工钛合金小孔的数学模型。模型考虑了诸多因素：高斯热源模型、能量分配率、随放电时间变化的放电半径以及熔融潜热。应用生死单元法模拟出去除体积形貌图,然后计算出单脉冲去除体积。采用K1C高速小孔机加工钛合金小孔,记录加工时间,利用称重法得出加工前后重量,从而算出单脉冲体积去除率。验证实验得出,实际加工单脉冲体积去除率和模拟结果的误差小于10%,结果表明,仿真模型可较准确地预测体积去除率,为指导电火花加工钛合金小孔提供了依据。     

钛合金深小孔超声电火花加工工艺与实验研究

针对钛合金深小孔加工的技术难点,研制了具有四轴联动功能的微细超声电火花加工机床,在所研制的机床上,进行了钛合金深小孔超声电火花复合加工实验,就超声振动及削边电极在加工中的作用进行了系统和研究。     

TC4钛合金电火花小孔加工多目标优化试验研究

为提升电火花加工TC4钛合金的表面加工质量和加工效率,选取紫铜圆柱电极开展TC4钛合金电火花小孔加工试验,采用正交试验法,以电极相对损耗率、表面粗糙度、工件材料去除体积为工艺指标,分析峰值电流、维持电压、放电脉宽对工艺指标的影响重要性。采用RBF(Radial basis function)神经网络对已有试验数据进行训练,建立放电参数与工艺指标之间的数学预测模型。以该预测模型为适应度函数,将遗传算法与Skyline选择算法结合进行多目标优化仿真,得到最佳工艺指标,最后开展多目标优化验证试验。结果表明：当峰值电流为14 A、维持电压39 V/42 V、放电脉宽102μs/108μs时能够取得最优的加工结果,优化值与试验值误差较小。     

钛合金TC4放电加工电极损耗研究

针对钛合金TC4在火花油中放电加工电极损耗大的问题,以蒸馏水和火花油为工作介质,进行了钛合金TC4的放电加工试验,分析比较了两者的电极绝对损耗量和相对损耗率的差异,并从加工波形和加工后电极的表面微观形貌及主要成分等几个方面研究了电极损耗机制。结果表明:蒸馏水的绝缘性较差,而流动性和冷却性好,消电离较充分,改善了极间状态,加工稳定,使加工效率大大提高;另外加工过程中产生的少量氧化钛和从工件飞溅的蚀除产物附着在电极表面,形成覆盖层,有效抑制了电极损耗。其电极绝对损耗与火花油加工时相差不大但相对损耗却大大降低。     

钛合金的电火花加工技术及最新研究进展

钛合金因其比强度高、耐腐蚀、高温力学性能优异,以及生物相容性好等特点,被广泛地应用于海洋开发、航空航天、化学及生物医学等诸多领域中。但钛合金属于难切削材料,因此研究钛合金的电火花加工具有重要意义。从钛合金电火花成型、钛合金电火花线切割和钛合金电火花强化三个方面综述钛合金电火花加工的技术特点及最新研究进展,并指出了钛合金电火花加工的发展方向,为钛合金电火花加工的深入研究提供参考。     

分散剂在TC4上进行电火花小孔加工的性能

针对在TC4上进行电火花小孔加工时工件材料去除速度低、相对电极损耗大的问题,为使加工高效低耗,尝试将一定浓度的分散剂聚丙烯酸钠（PAAS）作为电火花小孔工作液,从加工碎屑状态、工作液表面张力等方面进行研究,并应用FLUENT软件对间隙工作液流速进行模拟,分析流场对碎屑的影响。在此基础上进行加工和稳定性实验,得到在TC4上进行电火花小孔加工的最佳工作液配比,改进后材料去除速度最大提高97.56%,加工深径比最大提高了56.94%,研究结果为电火花加工配制合适的工作液提供了参考。     

A study on the mirror surface machining by using a micro-energy EDM and the electrophoretic deposition polishing

In order to achieve a mirror-like workpiece surface by EDM, a micro-energy EDM or a manual lapping is normally used. However, both methods are time consuming and economically unattractive. To have better performance, a sinking EDM machine was first used in this research on SKD 61 for a micro-energy discharge process followed by the electrophoretic deposition (EPD) process to coat Al₂O₃ particles uniformly on a rotation electrode. The precision polishing process was then applied on the discharged workpiece with suitable parameters including the voltage, electrode rotating speed, pH value of electrolyte, and abrasive concentration. After the EDM process, the surface roughness and the recast layer thickness of a workpiece could also be reduced. The experimental data showed that when 0.3 μm of Al₂O₃ particles was used for the EPD polishing process, the initial roughness of a discharge surface could be improved from 0.52 μm Ra (6.50 μm Rt) to a mirror-like surface of 0.068 μm Ra (0.742 μm Rt). Also, the total working time could be reduced significantly to within the range of 5 to 10 min.     

Numerical and experimental study on the effect of vibration of the tool in ultrasonic assisted EDM

In this paper the effect of ultrasonic vibration of the tool in the process of electrical discharge machining is investigated. The ultrasonic vibration of the tool has significant effect on the dynamic behaviour of the vapour bubble generated between the tool and the workpiece due to the electrical discharge. The computational simulation of the bubble behaviour is carried out by employing the boundary integral equation method. Results show that when the electrical discharge occurs in the closest position of the tool to the workpiece, the vapour bubble expands to the largest maximum volume of the bubble and the lifetime of the bubble is the longest. This in turn makes the pressure inside the bubble decrease rapidly to the lowest magnitude and causes melted material at the sparked point vaporize and leave the crater on the surface of the workpiece.     

电火花小孔加工速度的工艺试验研究

简述电火花小孔加工试验原理及系统构成,并分析了工件材料的热物理系数、平均功率及脉冲宽度等参数对电火花小孔加工速度的影响,为实际应用提供了重要参考。     

差动往复式微型电火花加工装置的研究

针对电火花加工技术的特点及超声波电动机驱动技术的特性,研制了基于线性步进式超声波电动机的差动往复式微型电火花加工装置,分析了该装置的工作原理,提出了电极差动往复式移动的驱动控制方法,实现了电极的差动往复式进给.该装置的外形尺寸为45mm×20mm×40mm.试验结果表明,该装置适合小孔电火花加工.     

电加工在多孔冲模加工工艺中的应用

分析典型多孔冲模主要零件的加工工艺特点 ,对直接利用凸模加工凹模的电火花加工工艺方法进行了实验研究 ,提出了冲裁间隙的保证方法     

微细电火花加工机床关键技术

研制开发两台高精度、高性能,具有自主知识产权的微细电火花加工机床,并对微细电火花加工机床的几个特有关键技术进行了深入研究.基于压电陶瓷的宏微伺服进给系统能实现分辨率为3.42 nm的微进给,并且能实现振动式进给,以改善微细电火花加工的间隙状态,提高微细电火花的加工效率和加工质量.结合块电极反拷与线电极反拷的微细工具电极反拷系统,可高效高精度地现场制作微细电极,电极直径最小可达4 μm.基于多传感器信息融合技术的放电间隙状态监测技术,能很好地解决微细电火花加工间隙状态的监测与识别问题.RC脉冲电源不存在维持电压现象,这一最新发现为降低单脉冲放电能量难题提供一个新的解决途径,使得基于RC方法开发的超微能脉冲电源的单脉冲放电能量最小降至皮焦级,为微细电火花加工奠定了良好的基础.最后的微细电火花加工试验表明,所开发的微细电火花加工机床性能稳定,且加工质量良好,尤其适合加工孔径为50～200 μm的微细孔.     

EDM effects on the thermal properties of 36NiCrMo16 steel

In this paper we have studied the effects of the electrical discharge machining (EDM) process on the evolution of thermal properties from the surface towards the core of the 36NiCrMo16 steel using the photothermal deflection (PTD) technique. We have shown that the PTD technique is able to detect the depth of the affected zone, which is characterized by a heterogeneous structure, and allows us to deduce that both the thermal conductivity and the diffusivity would increase from the surface to the core of the sample.     

基于刀轨广义偏置的电火花摇动加工补偿方法

针对电火花加工中电极摇动产生加工误差的问题,结合电极自由曲面数控加工的基本原理,提出基于数控刀轨广义偏置的补偿方法。通过对电极自由曲面原始加工刀轨的广义偏置计算,可有效、统一地解决自由曲面电极典型摇动方式所引起的加工误差问题,同时对偏置计算后产生的刀轨自交问题进行讨论。针对实际生产加工对象和不同的电极摇动方式,进行补偿计算和生产加工验证。检测结果表明,该方法能够较大地提高加工精度,缩短生产周期。     

电火花加工中的拉弧现象研究与对策

电火花加工中的电弧放电破坏了加工过程的稳定性,直接影响到加工件的表面质量和表面机械性能,电孤烧伤严重时会造成工件的报废.因此,在加工中应根据加工的实际情形采取适当的工艺措施减小和抑制拉弧现象.在深入探讨了影响拉弧的各种因素的基础上,并提出了防止拉弧的具体工艺措施.