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模具制造工艺学.第十章 电火花加工
第十章 电火花加工
第一节、电火花加工的基本原理及特点
原理:基于工件与电极之间脉冲放电时的电腐蚀现象。 ; 放电后的情况:
由于放电时间很短,且发生在放电区的小点上,所以能量高度集中,放电区的电流密度很大,温度很高(高达10000℃左右),引起金属材料的熔化或汽化。在电、热能和流体动力的综合作用下,熔化或汽化了的金属抛入工作液中冷却而成球状小颗粒,电极和工件的表面被腐蚀成一个小凹坑。
放电间隙及工件和电极的腐蚀示意图:; 电火花加工的主要特点 :
(1)能“以柔克刚” 。
(2)加工时工具电极与工件不接触,两者之间的宏观作用力极小 。
电火花加工的主要用途:
(1)加工各种金属及其合金材料、特殊的热敏感材料、半导体和非导体材料。
(2)加工各种形状复杂的型孔和型腔。
(3)各种工件与材料的切断,包括材料的切断、特殊结构零件的切断,切割微细窄缝及微细窄缝组成的零件。
(4)表面强化。
(5)刻写、打印铭牌和标记。 ; 电火花加工凸凹模有如下优点:
(1)可以在淬火后进行精加工,因而免除了热处理变形的影响。
(2)可加工机械加工难于加工的材料,扩大了模具材料的选择范围。
(3)对形状复杂的凹模可以不用镶拼而采用整体结构,因而大大节约了设计和制造工时,并提高了凹模的强度。 ; 第二节、电火花加工的物理本质
一、极间介质的电离、击穿,形成放电通道
1.极间介质的电离、击穿,形成放电通道的过程
2 .介质的电离、击穿,形成放电通道后的特点
(1)时间短,一般为10-7~10-5s。
(2)间隙电流迅速上升,电流密度可高达105~106A/cm2。
(3)通道中心温度高达10000℃以上。
(4)放电还伴随着一系列派生的现象 。; 二、能量的转换、分布与传递
1.能量的转换
两极间的介质一旦被击穿,电源就通过放电通道瞬时释放能量,把电能转换为热能、动能、磁能、光能、声能及电磁波辐射能等。
大部分转换为热能,用于加热两极放电点和间隙通道,使两极放电点局部熔化或汽化、通道中的介质汽化或热裂分解,还有一些热量在传导、辐射过程中消耗掉。
转换为动能的部分以电动力、电场力、电磁力、流体动力、热波压力、机械力等综合作用形成的放电压力,在放电间隙起作用,使电极放电点汽化或熔化的部分抛离电极表面,或者转移到对面的电极上去。
还有少部分能量随着放电以光、声、电磁波等形态消耗掉。 ; 2.能量的分布
热能与电火花加工的关系极大,它在放电间隙中的分布与电位分布有关。
间隙中的总电压等于放电柱压降、阳极压降与阴极压降之和。因此,间隙中的放电能量等于放电柱中的能量、阳极上能量与阴极上能量之和。 ; 3.能量的传递形式
(1)在电场作用下,带电粒子(电子和正离子)对电极表面的轰击;
(2)电极材料的蒸气在电极之间的能量交换;
(3)放电柱的辐射;
(4)放电通道中高温气体质点对电极表面的热冲击。; 三、电蚀产物的抛出
1.脉冲放电的初期:爆炸力
2.脉冲放电期间:电动力
3.在放电电流结束后的若干时间内:流体动力 ; 四、间隙介质的消电离
使间隙介质消电离,即通道中的带电粒子复合为中性粒子,恢复间隙中液体介质的绝缘强度。; 第三节 电火花加工工艺中的基本规律
一、影响材料放电腐蚀量的主要因素
1.极性效应的影响
由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。
通常把工件接脉冲电源的正极时称正极性加工。相反,把工件接脉冲电源的负极时称负极性加工。又称反极性加工。
产生极性效应的原因:两极表面所分配到的能量不一样。
结论:
精加工时,应选用正极性加工;粗加工时,应选用负极性加工。
2.电参数对电腐蚀量的影响
提高电蚀量和生产率的途径:提高脉冲频率、增加单个脉冲能量或增加单个脉冲平均放电电流和脉冲宽度、减小脉冲间隔。; 3.金属材料热学物理常数对电腐蚀量的影响
热学常数是指:熔点、沸点(气化点)、热导率、比热容、熔化热、气化热等。
金属的
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