高电阻电极对微细电火花放电加工影响的研究

微细电火花放电加工过程中,由于单位脉冲放电的材料去除率(放电凹坑直径)决定了最小加工尺寸以及微细电火花加工的加工表面粗糙度,所以减少单位脉冲放电的材料去除率具有重要作用。为达到此目的,采用具有高电阻材料如单晶硅作为工具电极。分析结果显示,随着工具电极电阻提高,放电电流峰值逐渐降低,脉冲放电时间增加,放电能量减小。另外,研究并测试了硅电极加工不锈钢工件时电阻值对工件表面放电凹坑直径的影响。实验结果表明当硅工具电极电阻值提高时,放电凹坑直径逐渐降低;并达到最小值0.5μm;同时降低了工件表面粗糙度值0.03μm;提高了表面加工质量。     

绝缘工程陶瓷电火花加工温度场模拟

建立了绝缘工程陶瓷双电极电火花加工温度场的数学模型,应用有限元方法对其进行了数值模拟,仿真了不同加工条件下Al2O3陶瓷的温度场分布,得到了不同加工参数对放电凹坑形状的影响规律．仿真结果表明,Al2O3陶瓷的温度场在热影响区内随着脉,中宽度、加工电流的增加或铜片电极厚度的减少而增加,在热影响区外温度几乎没有变化;加工后放电蚀坑的宽度和深度也随着脉,中宽度、加工电流的增加或铜片电极厚度的减少而增加．模拟结果为预测Al2O3陶瓷表面形貌、揭示双电极电火花加工的放电机理、合理选择加工参数等提供了理论依据。     

工作液电导率对高Nb-TiAl合金电火花加工小孔精度影响

采用PAAS（聚丙烯酸钠）的水溶液作为电火花小孔加工工作液,研究了工作液电导率对高Nb-TiAl合金(Ti-44Al-8.5Nb-0.2Mo-0.2B)电火花加工小孔孔径精度、孔口微观形貌的影响规律,结果表明,随着电导率增大,其中的载流子数量将不断增多,在放电和电解溶解的共同作用下,小孔放电间隙迅速增大,小孔精度下降,此时放电间隙增大幅度不足以快速排除电蚀产物,电蚀产物在冷却的孔壁上再凝固,重铸层厚度快速增加。电导率增长后期,击穿电压不断下降,电解作用减弱,工作介质流动交换充足,电蚀产物快速排除,放电间隙和再铸层厚度增长速度均减慢。     

工作液电导率对高Nb-TiAl合金电火花加工小孔精度的影响

采用聚丙烯酸钠(PAAS)的水溶液作为电火花小孔加工工作液,研究了工作液电导率对高Nb-TiAl合金(Ti-44Al-8.5Nb-0.2Mo-0.2B)电火花加工小孔孔径精度、孔口微观形貌的影响规律。结果表明,随着电导率增大,其中的载流子数量将不断增多,在放电和电解溶解的共同作用下,小孔放电间隙迅速增大,小孔精度下降,此时放电间隙增大幅度不足以快速排除电蚀产物,电蚀产物在冷却的孔壁上再凝固,重铸层厚度快速增加。电导率增长后期,击穿电压不断下降,电解作用减弱,工作介质流动交换充足,电蚀产物快速排除,放电间隙和再铸层厚度增长速度均减慢。     

功能电极电火花诱导烧蚀加工模具钢Cr12实验研究

针对电火花加工效率低的问题,提出了利用功能电极向加工区域通入高压水和氧气,在电火花放电加工中引入金属在氧气中燃烧产生的化学能,蚀除金属材料.通过采用圆柱电极和功能电极对模具钢Cr12进行常规电火花加工和电火花诱导烧蚀加工实验,研究了电参数及非电参数对电火花诱导烧蚀加工的影响规律.结果表明：正极性烧蚀加工模具钢Cr12的加工效率达178.12 mm3/min,是相同条件下常规电火花加工的20.2倍,并具有明显的极性效应.烧蚀加工的加工效率MRR随脉宽和加工电流的增大呈近似线性增大趋势;随气压与液压之比的增大呈现先增大后减小的趋势;随着电极转速的增大呈现先增大后略有下降的趋势.     

聚晶金刚石的电火花磨削加工

为探讨在普通电参数下,电火花磨削人造聚晶金刚石(PCD)的加工性能,研究了电极轮转速、开路电压、峰值电流、脉冲宽度以及脉冲间隔对材料去除率、电极损耗以及加工表面粗糙度的影响.结果表明,采用电火花磨削方法,在较小的开路电压和峰值电流下,PCD的加工是可行的.使用电火花磨削方法在材料去除率和表面粗糙度方面要优于普通电火花加工.各个加工参数对加工表面粗糙度的影响不大,而与金刚石颗粒的粒度有关.加工时应选用大的开路电压,而峰值电流不宜取得过大,一般说来,不应超过32 A.脉冲宽度与脉冲间隔之间存在一个最优比例关系,在合理的脉冲宽度与脉冲间隔比例基础上,加大脉冲宽度可以提高加工性能.     

不同磁感应强度下的磁流体加速实验研究

利用基于激波风洞的磁流体动力技术实验系统,设计了超声速喷管和分段法拉第型试验段,选用合理的电场及磁场方案,开展了不同磁感应强度下的磁流体加速实验研究.当激波管高压段压力1.2 MPa、低压段压力500 Pa,电容充电电压为400 V时,得到的主要实验结论如下:随着磁感应强度增大,加速通道电极间电压增加,电流降低,单个电极的输入功率降低,负载系数略有降低,电效率略有升高；当磁感应强度分别为0.5T、1T、1.5T时,#10电极处超声速气流的电导率分别约为181S/m、81S/m和50 S/m,利用#20电极开路电压的方法评估出口速度增量分别约为16.1％、14.7％、14.3％.电导率对输入功率的影响较大,提高加速效果需要同时提高气流的电导率和通道的电效率.     

脉冲间隔和电压对SiC/Cu复合材料线切割加工的影响

应用电火花线切割机床加工SiC/Cu复合材料.应用扫描电镜分析线切割表面的形貌特征.结果表明,SiC/Cu复合材料线切割表面由放电凹坑组成.脉冲间隔越大,线切割速度和粗糙度越小;线切割电压越大,线切割加工速度和粗糙度越大.     

微孔电火花加工极间工作液流动状态研究

电极旋转是提高微孔电火花加工效率的有效手段,而极间的工作液作为放电介质,其运动状态是影响微孔电火花加工放电状态和加工效率的关键因素之一.依据粘性流体运动学偏微分方程建立了旋转电极周围工作液的机理模型,应用FLUENT软件对此模型进行了流场计算与模拟,结果显示放电间隙内工作液为层流状态.结合得到的工作液流动规律,应用流场中微粒动平衡理论对电蚀产物颗粒的分布规律进行研究,发现电蚀产物颗粒在间隙内的分布只与颗粒直径有关.由此提出了通过调整放电参数来改变颗粒直径进而改善间隙放电状态的新方法,为合理选择放电参数提供了理论依据.     

电极加工时间对电火花加工效率影响规律研究

研究电极加工时间对电火花加工效率的影响规律可以为控制电极加工时间来提高电火花加工效率提供重要理论依据.首先通过实验检测不同电极加工时间对应的有效放电频率,发现在带抬刀的电火花加工中,加工效率随电极加工时间的增加而先增加后降低.随后通过观察放电过程中加工间隙内气泡和加工屑的运动,发现底面间隙内加工屑浓度随电极加工时间的增长而增加.在此基础上,证明了加工效率随电极加工时间的变化规律具有确定性.     

浅析泄水建筑物的泄流能力

本文从泄水建筑物的研究重要性出发,描述了泄水建筑物的各种型式,而后是泄流能力的叙述,分堰流和孔流两部分。主题部分是分析泄水建筑物过流能力,从体现泄流能力的流量到流量系数的确定,还分析了影响泄水建筑物过流能力的一些因素。     

介质阻挡放电过程中相关参量的变化

在大气压、氮气条件下，对DBD相关放电参量随激励电压和激励频率的变化情况以及结构因素对DBD放电参量的影响作了实验研究．结果表明：当放电只发生在间隙局部时，电介质层等效电容、间隙等效电容和等效电场强度在不同频率时在数值上相差很大；当放电充满整个间隙时，各等效放电参量在相同激励频率下基本保持在一定值附近．能量密度随激励电压的增加而线性增加，随频率的增大而增大．各放电参量与电介质层放置的位置无关，与放电间隙宽度的变化密切相关．     

变压器绕组局部放电脉冲响应的相关分析及电气定位

为了对电力变压器中的局部放电源进行电气定位,研究了局部放电脉冲在变压器绕组中的传播过程及其在变压器外部测量端引起的响应。该文采用模拟试验和仿真分析相结合的方法,组建了放电脉冲模拟电流的产生装置,据此在变压器绕组上进行了试验,并建立了相应绕组的等效电路进行了仿真分析。试验中在绕组端部检测点得到的实测响应和仿真中所得到的分析结果具有一定程度的相似性。提出了变压器绕组中局部放电的一种电气定位方法,通过局部放电信号和仿真响应的相关系数,来确定局部放电位置。     

微空心阴极放电自持的辉光放电的理论及实验

利用蒙特卡洛方法模拟了微空心阴极放电（MHCD）出射电子的空间以及能量分布，并在此基础上模拟了微空心阴极放电自持的辉光放电中电子的空间分布．模拟表明减小MHCD绝缘层厚度，能有效地改变从微空心阴极放电中出射电子的能量分布，从而提高电子发射效率．对于给定的微空心阴极放电电压，电子的发射存在一个轴向电压阈值；轴向电压的进一步增加，出射的电子数会达到饱和．实验表明以MHCD作为辉光放电电子源是可行的，并且微空心阴极放电自持的辉光放电特性的实验结果和理论模拟是一致的．     

测流孔板数值模拟及流量系数的分析

孔板用于压力管道中测量流量,其特点是过流量小、流速低,而资料介绍的孔板流量系数都由模型实验得出.格鲁吉亚卡杜里电站采用跨流域引水方式,其引水道模型实验中采用此测流方法经济实用.本文采用标准k?ε湍流模型对孔板流场进行数值模拟,得到流速分布和流量系数,通过模型实验对低流速孔板的流量系数进行了验证,两者结果完全一致.在上述电站引水道模型试验中采用孔板测流的流量系数,试验结果完全满足精度要求.     

微空心阴极放电构成的紫外准分子灯

根据微空心阴极放电(m icrohollow cathode d ischarge,简称MHCD)的基本结构,设计了一种新颖的放电结构,它利用MHCD与第三电极(金属针)之间构成新的放电方式,产生大体积高电流密度的辉光放电等离子体,利用等离子体中强烈的准分子辐射制作紫外准分子灯。利用该放电结构进行了Xe气的放电实验,实验测到了波长为172nm的强烈准分子辐射;在400Torr气压下放电,大约有15%的内部效率;当21个这样的放电并联运行时,获得了功率密度为15mW/cm2的真空紫外光输出。实验结果表明:利用这种结构能够制作出高功率的紫外准分子灯。     

一种针-板结构模拟飞机放电刷负电晕放电辐射特性的等效方法

为了解决地面放电实验对空中飞机放电刷负电晕放电辐射噪声模拟的问题,分别对飞行器放电刷及针-板放电结构负电晕放电起始阶段进行建模。经过数值计算得到两种模型在一定的放电环境、激励电压及放电刷几何结构条件下,放电的阈值电压;并且探讨了两种模型在不同条件下阴极二次光电子随"电子崩"发展过程。通过比较不同条件下二次光电子的发展趋势,确定不同放电模型电磁辐射的可比性。提出的等效方法为今后有关飞行器放电刷负电晕放电辐射干扰的地面模拟提供理论依据。     

Mechanical milling assisted by electrical discharge

Mechanical milling is an effective technique for the preparation of fine metallic and ceramic powders and can also be used to drive a wide range of chemical reactions. Milling devices include planetary machines, attritors and vibrational mills; products include amorphous, nanocrystalline and quasicrystalline materials, supersaturated solid solutions, reduced minerals, high-surface-area catalysts and reactive chemicals. During milling, solid-solid, solid-liquid and solid-gas reactions are initiated through repeated deformation and fracture of powder particles. A separate materials synthesis and processing technique involves reacting a material in a gas atmosphere under an electrical discharge. Here we show that the application of low-current, high-voltage electrical impulses during milling can result in both faster reactions and new synthesis and processing routes. We demonstrate the effects of glow (cold) and spark (hot) discharge milling on particle fracture for brittle, low-conductivity materials and ductile metals. Glow discharge milling was found to promote solid-gas reactions whereas spark discharge milling promotes fast fracturing, recrystallization, mineral reduction and solid-solid reactions.     

介质阻挡放电及其应用

讨论了介质阻挡放电产生和发展过程的机理及其某些特性在环境保护中的应用     

Rapid discharge connects Antarctic subglacial lakes

The existence of many subglacial lakes provides clear evidence for the widespread presence of water beneath the East Antarctic ice sheet, but the hydrology beneath this ice mass is poorly understood. Such knowledge is critical to understanding ice flow, basal water transfer to the ice margin, glacial landform development and subglacial lake habitats. Here we present ice-sheet surface elevation changes in central East Antarctica that we interpret to represent rapid discharge from a subglacial lake. Our observations indicate that during a period of 16 months, 1.8 km3 of water was transferred over 290 km to at least two other subglacial lakes. While viscous deformation of the ice roof above may moderate discharge, the intrinsic instability of such a system suggests that discharge events are a common mode of basal drainage. If large lakes, such as Lake Vostok or Lake Concordia, are pressurizing, it is possible that substantial discharges could reach the coast. Our observations conflict with expectations that subglacial lakes have long residence times and slow circulations, and we suggest that entire subglacial drainage basins may be flushed periodically. The rapid transfer of water between lakes would result in large-scale solute and microbe relocation, and drainage system contamination from in situ exploration is, therefore, a distinct risk.