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。     

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.     

粉末颗粒在混粉电火花加工中作用机理研究

混粉电火花加工在小脉冲能量下可稳定进行,良好的加工效果主要归因于工作液煤油中粉末颗粒.从粉末颗粒在放电间隙中引起的电场畸变入手,运用W agner模型,分析计算了粉末颗粒对放电间隙和工作液复合介电系数的影响,结果表明放电间隙和工作液的复合介电系数均有所增大,但放电间隙的增大程度更高,于是得出了混粉电火花加工放电过程稳定性提高的根本原因,即混粉电火花加工时的极间等效电容较常规电火花加工时大大减小,对加工过程的影响程度减弱.相关的实验结果与分析计算值相一致,证明了理论分析的正确性.     

微小孔螺旋管电极电火花-电解组合加工数值模拟及试验分析

为提高狭小间隙产物排出和加快电解液更新,采用螺旋管电极正反转匹配内外冲液方式进行电火花(EDM)-电解(ECM)组合加工。在电火花加工快速穿孔阶段,内冲液方式匹配电极顺时针旋转可增加间隙流场扰动,进而加快电蚀颗粒排出速度;在电解扩孔阶段,外冲液方式匹配电极逆时针旋转提高狭小间隙内电解液更新速度,进而保证孔壁电解效果。利用流场仿真证明螺旋管电极提高了间隙最大流速15.6%。实验验证螺旋管电极可以减小孔锥度至0.008,加工效率提高了25%。最终优化参数为冲液压力4 MPa和电极转速460 r/min。     

金刚石节块工具电解修刃法研究

根据电解电流密度与加工间隙的关系,提出一种新的金刚石节块工具电解修刃法.用检测电流的方法,设计和研制随间隙状态变化能量可控的脉冲电解电源,用于金刚石节块电解修刃,以实现电解电蚀层厚度的基本可控,从而可实际控制金刚石的出刃高度.结果表明,间隙值的扩大伴随电流密度的显著下降,检测电解电流控制脉冲能量的方法对实现电蚀层厚度基本可控是可行的,可让金刚石突出一定高度.     

基于电化学溶解的电火花高速穿孔后处理工艺研究

为解决电火花加工因放电高温和出口间隙缺液而导致的小孔孔壁表面质量差、孔形精度低的问题,提出基于电化学溶解的电火花高速穿孔后处理工艺方法。通过流场仿真对比了螺纹管电极与圆柱管电极二者加工间隙内流速以及流速的矢量分布,并通过对照实验对仿真结果进行了验证,最后针对电解后处理的加工参数进行了优化。结果表明:相较于圆柱管电极,螺纹管电极能将侧面加工间隙内的轴向流速数值从27.17 m/s提高至52.29 m/s,这更有利于微小加工间隙内加工产物有效排出;小孔经过电化学二次处理后,其锥度降低了近38%,圆度误差约降低了32%,并且高温火花放电导致的孔壁表面缺陷大幅减少;最终获得的小孔精度最高时的电解后处理加工参数组合为电压幅值30 V、电解液质量浓度6 g/L、电解扩孔时间25 s。     

正交磁场对电火花单脉冲放电中电蚀凹坑的影响规律

电火花放电通道在正交磁场的作用下向洛伦兹力方向偏转、延伸,进而导致电蚀凹坑形貌发生变化,研究磁场辅助电火花加工(MF-EDM)过程中电蚀凹坑的形貌变化规律及特点,对进一步明晰电火花加工机理具有重要意义.基于MF-EDM气中单脉冲放电试验,使用表面轮廓仪观测电蚀凹坑延伸长度、深度、宽度及放电起始点偏移量,并得出磁场及放电参数对电蚀凹坑的影响规律.结果表明:电蚀凹坑长度随着磁感应强度、开路电压的增大而增大;电极外伸长度的影响结果相反;电蚀凹坑深度随着磁感应强度、开路电压、电极外伸长度的增加没有明显的变化规律;电容与磁感应强度存在最优参数组合以使凹坑长度最大;随着磁感应强度及放电能量的增加放电起始点的偏移量增加.     

双螺旋电极在深微孔电火花加工中的研究

为了提高电火花加工微小孔的效率和微孔深径比,制备双螺旋形貌结构的微细电极。在相同工艺参数条件下,通过实验与旋转削边微细电极加工微小孔的相同指标进行对比。用Fluent软件分别建立削边电极和双螺旋电极下的间隙流体的流体力学模型,并对其进行流场仿真,分别从轴向速度场、流量以及压力场进行对比分析。研究结果表明:双螺旋电极比削边电极具有更快的加工速度和更大的微孔深径比,显著提高微细电火花的加工性能。双螺旋电极的特殊形貌结构在随主轴旋转的过程中,形成2个阿基米德螺旋,增强间隙流体的Z向对流运动,从而加速新鲜工作液的流入和含电蚀碎屑工作液的排出。     

电火花线切割极间介电特性与放电能量分配关系

摘要：
建立了电火花线切割极间介质电阻模型,分析了加工能量与极间介质电导率、工件厚度之间的关系,并对极间介质电阻模型进行了实验验证.研究结果表明,随着电导率的升高或者工件厚度的增加,放电期间极间“漏电流”增大,损耗在极间介质的能量增加,加工效率降低,电导率变化导致的极间电阻改变对于加工效率的影响显著. 关键词：
电火花线切割; 工作介质; 介电特性; 电导率; 放电能量中图分类号： TG 662
文献标志码： A     

浸液式高速往复走丝电火花线切割漏电损失

分析了放电能量损失与极间工作液漏电、工件表面漏电的关系.采用浸液和喷液2种冷却方式进行高速往复走丝电火花线切割加工实验,对理论分论结果进行了验证.结果表明：减小工件表面漏电面积和工作液电导率,可以有效减少能量损失,进而提高加工效率;在相同加工参数下,浸液式相对于喷液式切割速度有所降低,其主要原因是由浸没在工作液中的工件与电极丝间持续电解漏电形成的.
     

混粉电火花加工过切量研究

电火花加工工件的尺寸精度受过切量影响,而过切量的大小主要取决于放电间隙和电机损耗.为了获得更好的尺寸精度,实验研究了在相同工作环境下混粉电火花加工和常规电火花加工过切量的差别,利用三元线性回归方法分别建立了两种工作液中加工余量的经验公式,通过实验验证了其可信度.结果表明粉末的加入降低了加工余量对蜂值电流和脉冲宽度的敏感程度.     

工件超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响

为了分析超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响,利用Fluent软件对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花间隙流场进行数值模拟。研究发现:在工件超声振动作用下,放电间隙的减少可以促进加工液的流动,增加放电间隙流场压力变化范围,同时缩短加工屑从加工间隙排出的时间。搭建试验平台,通过调整放电参数来改变放电间隙的大小,对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花进行加工试验。结果表明:放电间隙在75μm到55μm之间时,工件的表面粗糙度随着放电间隙的减小而降低;当放电间隙减少到40μm时,工件表面粗糙度反而升高。结合仿真与试验可知:在一定放电间隙范围内,工件超声振动有助于提高加工精度,当放电间隙过小时,工件超声振动会使加工屑过快排出放电间隙,不利于电火花持续放电,从而造成加工质量的下降。     

工件超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响研究

为了分析超声振动对不同放电间隙电火花加工的影响,利用Fluent软件对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花间隙流场进行数值模拟。研究发现:在工件超声振动作用下,放电间隙的减少可以促进加工液的流动,增加放电间隙流场压力变化范围,同时缩短加工屑从加工间隙排出的时间。搭建试验平台,通过调整放电参数来改变放电间隙的大小,对放电间隙为75μm、65μm、55μm和40μm的工件超声振动电火花进行加工试验。结果表明:放电间隙在75μm到55μm之间时,工件的表面粗糙度随着放电间隙的减小而降低;当放电间隙减少到40μm时,工件表面粗糙度反而升高。结合仿真与试验可知:在一定放电间隙范围内,工件超声振动有助于提高加工精度,当放电间隙过小时,工件超声振动会使加工屑过快排出放电间隙,不利于电火花持续放电,从而造成加工质量的下降。     

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.     

超声振动辅助电火花铣削流场与蚀除颗粒分布场仿真

在工具电极上附加超声振动,可以通过超声振动的泵吸作用、空化作用改善极间流场,减少加工碎屑的集聚,从而提高电火花铣削加工的加工效率.基于Fluent平台,对超声振动辅助电火花铣削一个超声振动周期内的加工极间压力分布变化、流速变化与蚀除颗粒浓度分布进行了仿真研究;分析超声振动对极间压力分布、流速以及蚀除颗粒浓度分布的影响.仿真结果表明,超声振动使极间电介质工作液的压力分布更富梯度变化、流速变化加强,使加工碎屑在极间分布更加均匀,有利于加工碎屑从极间排除,减少电弧放电与短路,提高加工效率.     

电火花线切割加工中放电间隙状态的实时检测

通过对电火花放电状态的分析,提出了基于数字电路的电火花线切割(WEDM)放电间隙的实时检测方法。采用对单位时间内放电状态的统计,得到电火花线切割过程中各种状态的概率,为电火花线切割的智能控制提供控制依据。试验表明,该方法能有效检测WEDM加工中放电间隙的状态,为进一步研究WEDM智能加工控制系统提供了可靠的控制依据。     

基于复合工作液的铝合金高效电火花线切割

采用复合工作液作为放电介质以获得极间均匀冷却的铝合金高效电火花线切割技术,研究了铝合金电火花线切割的极间放电机制及切割工艺.结果表明:线切割表面质量主要取决于脉冲宽度及峰值电流,而脉冲电源占空比对其影响不大;铝合金电火花高效线切割宜采用窄脉宽、高峰值电流和合适的占空比,以使极间形成微小的蚀除颗粒及以气化为主的蚀除方式,有利于极间蚀除产物的排出,并减少蚀除产物在电极丝上的黏结,从而延长运丝系统的使用寿命.     

线电极电火花脉冲电解二次加工工艺的试验研究

本文从实验的角度出发,提出了一种新型的加工方法,电火花脉冲电解二次加工工艺。这种工艺方法可在现有电火花线切割机床上,通过附加电极丝定位导向器、恒张力机构及水基工作液得以实现。用该工艺方法可得到较低的加工表面粗糙度值和较高的加工精度。     

七○一教研室两项科研成果通过部级鉴定

我院七○一教研室范广信副教授和研究生郭黎滨研制的线电极电火花电解复合加工新工艺及复合线切割加工用新型水基工作液于1987年7月30日在我院通过部级技术鉴定。线电极电火花电解复合加工是一种利用电能、热能和化学能等多能的加工新工艺。复合加工与电火花切割相比较,在相同的切割条件下,表面粗糙度可降低0.5～1级;复合加工的精度和线切割的精度相等;切割速度略低干线切割加工,当脉宽大于20ms 时切割速度则高于线切割加工。经过复合加工后的工件表面层应力小,不产生微裂纹,而且显微硬     

电火花线切割加工中非电参数对工艺指标的影响

本文通过对包括电极丝,工作液,进给速度等非电参数的分析,说明非电参数对电火花线切割加工的重要性。因为它们直接影响加工的精度及表面粗糙度,所以本文又介绍了如何根据实际情况在加工前选择正确的非电参数。