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你真的明白北京电火花加工是怎么回事吗?

编辑:北京朝阳兴隆模具厂时间:2020-12-19

你真的明白北京电火花加工是怎么回事吗?

也许你每天都接触到北京电火花加工,但是你明白北京电火花加工的原理吗?我们一起来了解一下北京电火花加工的原理和微观机理。

北京电火花加工的微观机理过程。

北京电火花加工是在液体介质中进行的。机床的自动进给调节装置使工件和工具电极之间保持适当的放电间隙。当在工具电极和工件之间施加强脉冲电压(达到间隙中介质的击穿电压)时,最低的介质绝缘强度将被击穿,如图所示。由于放电面积很小,放电时间很短,能量高度集中,使得放电区域的温度瞬间高达10000℃左右,工件表面和工具电极表面的金属局部熔化甚至汽化。局部熔化汽化的金属在爆炸力的作用下被抛入工作流体中,冷却成小的金属颗粒,然后被工作流体迅速冲离工作区域,从而在工件表面形成微小的凹坑。一次放电后,介质的绝缘强度恢复,等待下一次放电。反复不断地蚀刻掉工件表面,在工件上再现工具电极的形状,从而达到成型加工的目的。

1.脉冲放电过程。

北京电火花加工是通过连续放电去除金属的过程。虽然一次脉冲放电的时间很短,但它是一个电磁学、热力学和流体力学的复杂过程。综上所述,脉冲放电过程可分为以下几个阶段:

(1)电极间介质的电离和击穿以及放电通道的形成。

当在工具电极和工件之间施加脉冲电压时,在两个电极之间立即形成电场。电场强度与电压成正比,与距离成反比。随着极间电压的增加或极间距离的减小,极间电场强度也会增加。由于工具电极和工件的微观表面很粗糙,电极之间的距离很小,电极之间的电场强度非常不均匀,电极之间最近的突出点电场强度通常最大。当电场强度增加到一定量时,电介质击穿,放电间隙电阻从绝缘状态迅速降低到几分之一欧姆,间隙电流迅速上升到最大值。因为通道直径很小,所以通道中的电流密度很高。间隙电压从击穿电压迅速下降到火花保持电压(一般在20~30V左右),电流从0上升到一定的峰值电流。

(2)介质的热分解、电极材料的熔化、汽化和热膨胀。

一旦极间介质电离击穿,形成放电通道,脉冲电源使通道间的电子高速冲向阳极,正离子冲向阴极。电能变成动能,动能通过碰撞变成热能。因此,通道中阳极和阴极的表面分别成为瞬时热源,达到非常高的温度。通道的高温使工作液体介质汽化,然后通过热裂解分解汽化。这些汽化的工作流体和金属蒸汽的体积突然增大,在放电间隙中变成气泡,迅速膨胀并具有爆炸特性。观察北京电火花加工过程,可以看到放电间隙冒出气泡,工作液逐渐变黑,听到轻微清脆的爆炸声。北京电火花加工主要依靠热膨胀和局部微爆,使熔化汽化的电极材料被抛掉和刻蚀掉。

(3)扔掉电极材料。

通道上的放电点以及阳极和阴极表面的瞬时高温使工作液汽化,金属材料熔化汽化,热膨胀产生瞬时高压。通道中心的压力最高,使汽化气体不断向外膨胀,高压的熔融金属液和蒸汽被挤出,甩入工作流体中。由于表面张力和内聚力的作用,抛出的物质表面积最小,凝聚时凝结成细小的球形颗粒。

熔化汽化后的金属从电极表面甩出时,四处飞溅,除了大部分被甩入工作液中收缩成小颗粒,小部分飞溅、包覆、吸附在对面电极表面。这种相互喷溅、镀覆、吸附的现象,在一定条件下,可以用来减少或补偿加工过程中工具电极的损耗。

事实上,金属材料的蚀刻和投掷过程是复杂的。目前,人们对这一复杂机制的认识仍在加深。

(4)极间介质去离子。

随着脉冲电压的结束,脉冲电流也迅速下降到零,但之后应该还有一段时间对间隙介质进行去离子,即放电通道中的带电粒子复合成中性粒子,恢复该放电通道处介质的绝缘强度,降低电极表面温度,以避免下次在同一地点重复放电而产生电弧放电,从而确保下一个击穿放电通道形成在极间最近的地方或电阻率最低的地方。

因此,为了保证正常的北京电火花加工过程,两次脉冲放电之间应有足够的脉冲间隔时间。另外,要有分散转移击穿和放电点的空间,否则放电只会发生在一个点附近,容易形成电弧。

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