气雾介质下的电火花放电诱导烧蚀加工技术研究

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一般电火花放电诱导烧蚀加工技术是利用从中空电极间歇喷出的高压氧气,与极间因火花放电产生的高温活化金属发生燃烧反应,用所释放的化学能蚀除材料,从而大大提高了材料的蚀除率。但该加工方法存在烧蚀能量在工件表面分布不均,易造成局部过度烧蚀,影响表面质量等问题。本课题以氧气和自来水经过雾化后产生的气雾作为放电介质,在保证放电烧蚀加工高效进行的同时,利用水雾分散烧蚀形成的能量,提高了高效烧蚀加工的可控性及工艺稳定性。本文的主要工作如下:1、根据气雾介质的设计要求和目标,设计了气动雾化喷嘴,搭建了试验系统。2、通过放电波形、表面微观形貌和横截面显微图片等对气雾介质下的放电烧蚀加工机理进行初步研究。发现气雾介质下的放电烧蚀加工极间液滴相互之间可形成“串联放电”,使得烧蚀加工的放电间隙增大,有利于改善极间状态以及蚀除产物的排出,并可以减少二次放电,提高蚀除效率。液滴能够分散放电能量,使活化金属遇氧气发生烧蚀反应的位置不断发生变化,烧蚀产生的能量被分散在工件表面,从而提高了烧蚀加工的表面质量。3、与内冲液电火花加工和纯氧中烧蚀加工进行对比试验。结果表明:气雾混合介质下的烧蚀加工,材料蚀除率较纯氧气烧蚀加工提高近1.2倍,较内冲液电火花加工提高约4.6倍;电极质量相对损耗较内冲液电火花加工降低近65%,且精度较高,楞角倒圆半径较内冲液电火花加工减小约35%。4、研究了电参数及气液压力对材料蚀除率及电极质量相对损耗的影响。结果表明,材料蚀除率随着电参数及气液压力的变化而变化,电极质量相对损耗始终保持在较低水平。采用Fluent软件对圆形电极及曲面形状加工间隙内的流场进行仿真分析。结果表明:加工面为平面的电极存在最优孔径使极间流场均匀;曲面电极易采用多空孔道。通过实验进行了验证,结果与仿真分析基本一致。5、利用气雾介质下的放电诱导烧蚀及内冲液电火花加工工艺进行深小孔加工对比试验,结果表明:雾化烧蚀加工小孔的效率约为内冲液电火花加工的6.47倍(加工时间为140min),电极损耗仅仅为内冲液电火花加工的十分之一。
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