电火花线切割LY12硬铝实验分析.docx

电火花线切割LY12硬铝实验分析1实验研究背景电火花线切割加工在非传统材料的加工中被广泛采用，非传统材料的加工是电火花加工的一种独特应用。电火花加工的适用条件只要工件具有的导电性，即只要工件是导电的，其加工过程不受工件硬度、韧性与脆性的限制，因此适合加工难切削材料，例如模具钢、硬质合金、高温合金、石墨或者导电性陶瓷与等材料。电火花线切割加工是一种非接触式加工，在加工过程中不受切削力与切削变形的影响。在加工过程中电极丝张紧力通过张力控制装置保持恒定，本套机器采用的是重锤张紧，避免由于电极丝的振动而产生的工件加工精度误差。电极丝材料通常为黄铜、涂锌铜、钼、钨等，电极丝的直径通常为0.02-0.3mm，微细切割时电极丝直径可达20-30um，因此线切割加工可以使工件的拐角半径可以很小，可以满足精密加工的要求。加工复杂精密工件以及通孔类零件时线切割加工技术的优异特性得到了很好地展现。电火花线切割可用于加工冲压模具，间距细小的引线框模具，微细机械零件，上下异形模具等。电火花成型加工中用的许多特殊形状的电极都是由电火花线切割方法加工，比如在航空航天领域中的闭式整体涡轮叶盘加工所需要的成型电极大部分是采用电火花线切割加工。电火花线切割加工也广泛应用于模具、微电子、航空航天和医疗器械等领域。按照电极丝的运行方向和运丝速度大小等特点，人们把线切割机床分为两类：一类是往复走丝线切割机床，另一类是单向走丝线切割机床。往复走丝线切割机床又分为快走丝线切割机床和中走丝线切割机床。该类型机床的电极丝可以双向运行循环使用，其走丝速度一般为8-10 m/s，加工效率可达到180 mm2/min，加工工件的的最佳表面质量可以达到粗糙度Ra =1.2-1.25 μm，多次切割可达到Ra = 0.8 μm左右，尺寸精度一般在0.01mm 左右。往复走丝线切割机床是我国独创的线切割加工模式，其加工精度和表面质量虽然不及单向走丝线切割机床，其价格优势使其广泛应用在中小企业中。单向走丝线切割机床一些关键技术被借鉴于中走丝线切割机床，其加工质量要优于快走丝线切割机床；单向走丝线切割机床顾名思义即电极丝朝单一方向运行加工后不再使用，其走丝速度一般低于0.2m/s，切割效率最快可达500 mm2/min，最佳表面粗糙度可达Ra 0.05 μm。这是国外生产和使用的主要机种。据统计目前国内外的电火花线切割机床在电加工机床中所占的比例已大于 60%。值得指出的是，单向走丝电火花线切割机床由于其加工工件表面质量好、加工精度高等特点，在电加工行业被誉为“皇冠上的明珠”，因此研究单向走丝线切割加工更具有深远的意义。1.2电火花加工机理每个脉冲放电的微观过程是电场力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。这一过程大致可以分为四个连续阶段:极间介质的电离、击穿,形成放电通道;介质热分解,电极材料馆化、汽化热膨胀;电极材料的抛出;极间介质的消电离。极间介质的电离、击穿,形成放电通道当脉冲电压施加于电极与工件之间时,两极间形成一个电场。工件与电极的微观表面凹凸不平,极间距离又很小,因而极间电场强度很不均勻,两极间离得最近的突出或尖端处的电场强度最大。电场强度最大的地方发生电子发射,电子从阴极表面逸出,电场的存在使电子不断加速,电子高速向阳极运动,在运动过程中,电子撞击放电介质的中性分子和原子,产生碰撞电离,形成正负粒子,导致带电粒子急速增多。当电子到达阳极时,介质被击穿,产生火花放电,形成导通通道,随后电源能量沿放电通道注入到两极放电点及间隙中。介质热分解,电极材料焰化、汽化热膨胀极间介质一旦被电离、击穿,形成放电通道后,脉冲电场使通道内的电子高速向正极移动,正离子移向负极,使电能转化为动能,通过带电粒子对相应电极的材料的高速碰撞将动能转变为热能。于是在通道内正极和负极表面分别产生瞬时热源,使温度升高。正负极表面的高温除使工作液汽化、热分解外,也使金属材料焰化甚至沸腾汽化,这些汽化的工作液和金属蒸汽,瞬时体积猛增,在放电间隙内形成气泡,迅速热膨胀。电极材料的抛出通道内的正负电极表面的瞬时高温,使工作液汽化并使得电极表面金属材料溶化、汽化。通道内的热膨胀产生很高的瞬时压力,使汽化了的气体体积不断向外膨胀,从而将溶化或汽化的金属材料推挤、抛出而使其进入工作液中,抛出的两极带电荷的材料在放电通道内汇集后进行中和及凝聚,最终形成了细小的中性圆球颗粒,成为电火花加工烛除产物。实际上溶化和汽化了的金属在抛离电极表面时,向四处飞溅,绝大部分金属被抛入工作液中收缩成小颗粒,小部分金属飞溅、镀覆、吸附在电极表面上。金属飞溅、键覆、吸附在电极表面可以补偿电极损耗,有在一定条件下有积极意义.极间介质的消电离脉冲电压结束后,脉冲电流迅速降为零,此后需要一段间隔时间,使间隙介质消除电离,并且将通道内