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【纜普電纜】電火花成形加工的基本原理

文章出處: 作者: 責任編輯: 人氣:-0 發表時間:2016-09-01

  電火花加工是在液體介質中進行的,的自動進給調節裝置使工件和工具電極之間保持適當的放電間隙,當工具電極和工件之間施加很強的脈沖電壓(達到間隙中介質的擊穿電壓)時,會擊穿介質絕緣強度最低處。由于放電區域很小,放電時間較短,所以,能量高度集中,使放電區的溫度瞬間高達200%">℃,工件表面和工具電極表面的金屬局部熔化、甚至汽化蒸發。局部熔化和汽化的金屬在爆破力的作用下投入工作液中,并被冷卻成為金屬小顆粒,然后被工作液迅速沖離工作區,從而使工件表面形成一個微小的凹坑。一次放電后,介質的絕緣強度恢復等待下一次放電。如此反復使工件表面不斷被蝕除,并在工件上復制出工具電極的形狀,從而達到成型加工的目的。
  
  電火花加工是不斷放電蝕除金屬的過程。雖然一次脈沖放電的時間較短,但它是電磁學、熱力學和流體力學等綜合作用的過程,是比較復雜的。綜合起來,一次脈沖放電的過程可分為以下幾個階段:
  
  (1)極間介質的電離、擊穿及放電通道的形成
  
  當脈沖電壓施加于工具電極與工件兩者之間時,兩極之間即刻形成一個電場。電場強度與電壓成正比,與距離成反比,隨著極間電壓的升高或是極間距離的減小,極間電場強度也將隨著增大。由于工具電極和工件的微觀表面是凸凹不平的,極間距離又很小,因而極間電場強度是非常不均勻的,兩極間離得最近的突出點或尖端處的電場強度一般為最大。當電場強度增大到一定數量時,介質被擊穿,放電間隙電阻從絕緣狀態迅速降低到幾分之一歐姆,間隙電流迅速上升到最大值。由于通道直徑很小,所以通道中的電流密度很高。間隙電壓則由擊穿電壓迅速下降到火花維持電壓(一般約為20~30V),電流則由0上升到某一峰值電流。海捷拖鏈
  
  (2)介質熱分解、電極材料熔化、汽化熱膨脹
  
  極間介質一旦被電離、擊穿,形成放電通道后,脈沖電源使通道間的電子高速奔向正極,正離子奔向負極。電能變成動能,動能通過碰撞又轉變成熱能。于是在通道內正極和負極表面分別成為瞬間熱源,達到較高的溫度。通道高溫將工作液介質汽化,進而熱裂分解汽化。這些汽化后的工作液和金屬蒸汽,瞬間體積猛增,在放電間隙內成為氣泡,迅速熱膨脹并具有爆破的特性。觀察電火花加工過程,可以看到放電間隙間冒出氣泡,工作液逐漸變黑,并聽到輕微而清脆的爆破聲。電火花加工主要靠熱膨脹和局部微爆破,使熔化、汽化了的電極材料拋出蝕除。
  
  (3)電極材料的拋出
  

  通道和正負極表面放電點瞬時高溫使工作液汽化和金屬材料熔化、汽化,熱膨脹產生較高的瞬間壓力。通道中心的壓力最高,使汽化了的氣體不斷向外膨脹,壓力高處的熔融金屬液體和蒸汽,就被排擠、拋出而進入工作液中。由于表面張力和內聚力的作用,使拋出的材料具有最小的表面積,冷凝時凝聚成細小的圓球顆粒。
  
  熔化和汽化了的金屬在拋離電極表面時,向四處飛濺,除絕大部分拋入工作液中并收縮成小顆粒外,還有一小部分飛濺、鍍覆、吸附在對面的電極表面上。這種互相飛濺、鍍覆以及吸附的現象,在某些條件下可以用來減少或補償工具電極在加工過程中的損耗。
  
  實際上,金屬材料的蝕除、拋出過程比較復雜的,目前,人們對這一復雜的機理的認識還在不斷深化中。
  
  (4)極間介質的消電離
  
  隨著脈沖電壓的結束,脈沖電流也迅速降為零,但此后仍應有一段間隔時間,使間隙介質消電離,即放電通道中的帶電粒子復合為中性粒子,恢復本次放電通道處介質的絕緣強度,以及降低電極表面溫度等,以免下次總是重復在同一地方發生放電而導致電弧放電,從而保證在兩極間最近處或電阻率最小處形成下一次擊穿放電通道。