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【缆普电缆】电火花成形加工的基本原理

文章出处: 作者: 责任编辑: 人气:-0 发表时间:2016-09-01

  电火花加工是在液体介质中进行的,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,当工具电极和工件之间施加很强的脉冲电压(达到间隙中介质的击穿电压)时,会击穿介质绝缘强度最低处。由于放电区域很小,放电时间较短,所以,能量高度集中,使放电区的温度瞬间高达200%">℃,工件表面和工具电极表面的金属局部熔化、甚至汽化蒸发。局部熔化和汽化的金属在爆破力的作用下投入工作液中,并被冷却成为金属小颗粒,然后被工作液迅速冲离工作区,从而使工件表面形成一个微小的凹坑。一次放电后,介质的绝缘强度恢复等待下一次放电。如此反复使工件表面不断被蚀除,并在工件上复制出工具电极的形状,从而达到成型加工的目的。
  
  电火花加工是不断放电蚀除金属的过程。虽然一次脉冲放电的时间较短,但它是电磁学、热力学和流体力学等综合作用的过程,是比较复杂的。综合起来,一次脉冲放电的过程可分为以下几个阶段:
  
  (1)极间介质的电离、击穿及放电通道的形成
  
  当脉冲电压施加于工具电极与工件两者之间时,两极之间即刻形成一个电场。电场强度与电压成正比,与距离成反比,随着极间电压的升高或是极间距离的减小,极间电场强度也将随着增大。由于工具电极和工件的微观表面是凸凹不平的,极间距离又很小,因而极间电场强度是非常不均匀的,两极间离得最近的突出点或尖端处的电场强度一般为最大。当电场强度增大到一定数量时,介质被击穿,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。由于通道直径很小,所以通道中的电流密度很高。间隙电压则由击穿电压迅速下降到火花维持电压(一般约为20~30V),电流则由0上升到某一峰值电流。海捷拖链
  
  (2)介质热分解、电极材料熔化、汽化热膨胀
  
  极间介质一旦被电离、击穿,形成放电通道后,脉冲电源使通道间的电子高速奔向正极,正离子奔向负极。电能变成动能,动能通过碰撞又转变成热能。于是在通道内正极和负极表面分别成为瞬间热源,达到较高的温度。通道高温将工作液介质汽化,进而热裂分解汽化。这些汽化后的工作液和金属蒸汽,瞬间体积猛增,在放电间隙内成为气泡,迅速热膨胀并具有爆破的特性。观察电火花加工过程,可以看到放电间隙间冒出气泡,工作液逐渐变黑,并听到轻微而清脆的爆破声。电火花加工主要靠热膨胀和局部微爆破,使熔化、汽化了的电极材料抛出蚀除。
  
  (3)电极材料的抛出
  

  通道和正负极表面放电点瞬时高温使工作液汽化和金属材料熔化、汽化,热膨胀产生较高的瞬间压力。通道中心的压力最高,使汽化了的气体不断向外膨胀,压力高处的熔融金属液体和蒸汽,就被排挤、抛出而进入工作液中。由于表面张力和内聚力的作用,使抛出的材料具有最小的表面积,冷凝时凝聚成细小的圆球颗粒。
  
  熔化和汽化了的金属在抛离电极表面时,向四处飞溅,除绝大部分抛入工作液中并收缩成小颗粒外,还有一小部分飞溅、镀覆、吸附在对面的电极表面上。这种互相飞溅、镀覆以及吸附的现象,在某些条件下可以用来减少或补偿工具电极在加工过程中的损耗。
  
  实际上,金属材料的蚀除、抛出过程比较复杂的,目前,人们对这一复杂的机理的认识还在不断深化中。
  
  (4)极间介质的消电离
  
  随着脉冲电压的结束,脉冲电流也迅速降为零,但此后仍应有一段间隔时间,使间隙介质消电离,即放电通道中的带电粒子复合为中性粒子,恢复本次放电通道处介质的绝缘强度,以及降低电极表面温度等,以免下次总是重复在同一地方发生放电而导致电弧放电,从而保证在两极间最近处或电阻率最小处形成下一次击穿放电通道。