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1、放电加工工艺一. 緒論二 . 電火花加工效應三 . 電火花加工工藝指標四 . 電火花加工基本矛盾及解決五 . 機床操作及電極製作六 . 注意事項2051840299.docPage 2 of182051840299.doc一. 緒論1. 什麽是電火花加工平時我們在開電燈或關電閘時 ,不時會看到開闢處碰出火花 .久而久之 ,開闢觸片便被電腐蝕 ,影響開闢壽命 .所以一直被人們視為有害放電現象 ,經過長期觀察發現 ,這種火花放電在特定場合具有其特殊作用 ,可通過脈衝電源使這種電腐蝕持續進行 ,在較短時間內產生較大金屬腐蝕量 .從而加工出特異形狀之工件 .這便是電火花加工之雛形 .電火花是脈衝電源產
2、生的一種自激放電，是一 種 利用 電、熱 能 量進 行加工 的方法。 在加工過程中，使 工具電極 和工件之間不斷産生 脈衝性的火花放電，靠 放電時局部，暫態 産生 的高溫 把金屬 蝕除下 來。亦 稱放電 加工或 電蝕加 工。 火花放電不同於弧光放電、輝光放電等其他形式的自激放電，其 特點如下：火花放電的兩個電極間在放電前具的較高的電壓，當兩電極接近時，其間介質被擊穿後，隨即發生火花放電。伴隨擊穿過程，兩電極間的電阻急劇變小，兩極之間的電壓也隨之急劇變低。火花通道必須在維持暫短的時間 （通常爲 10-7-10-8 s）後及時熄滅，才可保持火花放電的“冷極”特性（即通道能量轉換的熱能來不及傳至電極
3、縱深） ，使通道能量作用於極小範圍。通道能量的作用，可使電極局部被腐蝕。利用火花放電時産生的腐蝕現象對導電材料進行尺寸加工的方法，叫電火花加工 。電火花加工是在較低的電壓範圍內，在液體介質中的火花放電。2. 電火花加工的特點電火花加工是與機械加工完全不同的一種新工藝。隨著工業生産的發展和科學技術的進步，具有高熔點、高硬度、高強度、高脆性，高粘性和高純度等性能的新材料不斷出現。具有各種複雜結構與特殊工藝要求的工件越來越多，這就使得2051840299.docPage 3 of182051840299.doc傳統的機械加工方法不能加工或難於加工。因此，人們除了進一步發展和完善機械加工法之外，還努力
4、尋求新的加工方法。電火花加工法能夠適應生産發展的需要，並在應用中顯示出很多優異性能，因此，得到了迅速發展和日益廣泛的應用。電火花加工的 特點如下：1.脈衝放電的能量密度高 ，便於加工用普通的機械加工方法難於加工或無法加工的特殊材料和複雜形狀的工件。不受材料硬度影響，不受熱處理狀況影響。2.脈衝放電持續時間極短，放電時産生的熱量傳導擴散範圍小，材料受熱影響範圍小。3.加工時，工具電極與工件材料不接觸，兩者之間宏觀作用力極小。工具電極材料不需比工件材料硬，因此，工具電極製造容易。4.直接利用電能加工，便於實現加工過程的自動化。5.可以改革工件結構，簡化加工工藝，提高工件使用壽命，降低工人勞動強度。
5、基於上述特點，電火花加工的主要用途有以下幾項：1) 製造沖模、塑膠模、鍛模和壓鑄模。2) 加工小孔、畸形孔以及在硬質合金上加工螺紋螺孔。3) 在金屬板材上切割出零件。4) 加工窄縫。5) 磨削平面和圓面。6) 其他（如強化金屬表面 ，取出折斷的工具 ，在淬火件上穿孔 ，直接加工型面複雜的零件等） 。3. 實現電火花加工的條件實現電火花加工，應具備如下 條件：電火花加工的原理是基於工具電極和工件（正,負電極）之間脈衝性火花放電時的電 腐蝕現 象來蝕 除多餘 的金屬，以 使零件的 尺寸，形 狀和 表面質 量達到 預定的 要求。要實現電火花加工，必須 滿足下列條件。1.工具電極和工件電極之間必須維持
6、合理的距離，即相應於脈衝電壓和相應於介質的絕緣強度2051840299.docPage 4 of182051840299.doc的距離。在該距離範圍內，既可以滿足脈衝電壓不斷擊穿介質，産生火花放電，又可以適應在火花通道熄滅後介質消電離以及排出蝕除産物的要求。若兩電極距離過大，則脈衝電壓不能擊穿介質、不能産生火花放電，若兩電極短路，則在兩電極間沒有脈衝能量有消耗，也不可能實現電腐蝕加工。由此可見，兩電極間的合理距離必須較小，但又不可短路。在電火花加工中，工具電極與工件電極之間的距離叫作“間隙”。“加工間隙”或“放電間隙”就是指兩電極之間的合理距離。間隙是否合理，受到脈衝電壓、火花通道的能量以及介
7、質的介電係數等很多因素制約。因而，間隙的大小隨這些因素的變化而變化。一般情況下，電火花加工的放電間隙在數微米到數百微米範圍內。若將間隙調整到合理間隙和短路之間（即小於合理間隙） ，雖然不妨礙沖電壓擊穿介質，但是由於間隙過小會導致積炭，甚至發生電弧，給加工造成危害。2.兩電極之間必須充入介質。在進行電火花尺寸加工時，兩極間爲液體介質，在進行材料電火花尺寸加工時，兩極間爲液體介質；在進行材料電火花表面強化時，兩極間爲氣體介質。兩極間沒有介質（即真空）的自激放電屬於輝光放電，不能實現電火花加工。3.輸送到兩電極間的脈衝能量密度應足夠大。在火花通道形成後，脈衝電壓變化不大，因此，通道的電流密度可以表徵
8、通道的能量密度。能量密度足夠大，才可以使被加工材料局部熔化或汽化，從而在被加工材料表面形成一個腐蝕痕（凹坑），實現電火花加工。因而，通道一般必須有 105-106A/cm2 電流密度。放電通道必須具有足夠大的峰值電流，通道才可以在脈衝期間得到維持。一般情況下，維持通道的峰值電流不小於 2A。-6-34.放電必須是短時間的脈衝放電。放電持續時間一般爲10 -10 s。由於放電時間短，使放電時産生的熱能來不及在被加工材料內部擴散，從而把能量作用局限在很小範圍內，保持火花放電的冷極特性。如果放電時間等於或大於 10-2s，則必然使放電沿火花一過渡電弧一弧光放電這一規律發展，從而使加工不能正常進行。5
9、.脈衝放電需重復多次進行，並且多次脈衝放電有時間上和空間上是分散的。這裏包含兩個方面的意義：其一時間上相鄰的兩個脈衝不在同一點上形成通道；其二，若在一定時間範圍內脈衝放電集中發生在某一區域，則在另一段時間內，脈衝放電應轉移到另一區域。只有如此，才能避免積炭現象，進而避免發生電弧和局部燒傷。2051840299.docPage 5 of182051840299.doc6.脈衝放電後的電蝕産物能及時排放至放電間隙之外，使重復性放電順利進行。在電火花加工的生産實際中，上述過程通過兩個途徑完成。一方面，火花放電以及電腐蝕過程本身具備將蝕除産物排離的固有特性；蝕除物以外的其餘放電産物（如介質的汽化物）亦
10、可以促進上述過程；另一方面，還必須利用一些人爲的輔助工藝措施，例如工作液的迴圈過濾，加工中採用的沖、抽油措施等等。二. 電火花加工效應電火花加工中一般有如下效應產生：極 性效應、噴鍍、覆蓋 效應、沈積效應、傳 熱效 應。1. 極性效應電火花加工時，相同材料兩電極的被腐蝕量是不同的。其中一個電極比另一個電極的蝕除量大，這種現象叫做極性效應。如果兩電極材料不同，則極性效應更加複雜。我們一般把陰極蝕除量與陽極蝕除量之比叫做極性係數。極性係數小於 1，稱之爲負極性，此時，工件接電源的正極，工具電極接負極，反之極性係數大於 1，稱之爲正極性，此時，工件接電源的負極，工具電極接正極。極性係數的改變意味著兩
11、極能量分佈的改變。影響極性效應的因素：1.脈衝寬度在電場作用下，通道中的電子奔向陽極，正離子奔向陰極。由於電子質量輕，慣性小，在短時間內容易獲得較高的運動速度；而正離子質量大，不易加速，故在窄脈衝時，電子動能大，電子傳遞給陽極的能量大於正離子傳遞給負極的能量，使陽極蝕除量大於陰極蝕除量，即爲負極性。而在寬脈衝時，正離子有足夠的時間加速可獲得較高的速度，而且質量又大的多，轟擊陰極的動能較大，同時除液體介質蒸氣的正離子外，陰極和陽極蒸氣中的正離子也參予了對陰極的轟擊。因此，正離子傳遞給陰極的能量超過了電子傳遞給陽極的能量，陰極的蝕除量便大於陽極蝕除量即爲正極性。見圖一。(%)1005030正極性1
12、052051840299.docPage 6 of182051840299.doc31負極性0.50.3125102050100200 500 10002000脈寬 ti (uS)圖一不同極性時的電極損耗電極對 Cu/stIp=48A2.脈衝能量隨著放電能量的增加，尤其是極間放電電壓的增加，每個正離子傳遞給陰極的平均動能增加，電子的動能雖然也隨之增加，但當放電通道和很大時，由於電位分佈變化引起陽極區電壓降低，阻止了電子奔向陽極，減少了電子傳遞給予陽極的能量，使陰極能量大於陽極能量，即脈衝能量大時陰極的蝕除量大於陽極蝕除量。2. 覆蓋效應在材料放電腐蝕過程中，一個電極的電蝕産物轉移到另一電極表面
13、上，形成一定厚度的覆蓋層，這種現象叫覆蓋效應。在油類介質中加工時，覆蓋層主要是石墨化的碳素層，其次是粘附在電極表面的金屬微粒結層。1. 碳素層的生成條件（ 1）要有足夠高的溫度。電極上待覆蓋的表面溫度不低於碳素層的生成溫度，但低於熔點，以使碳粒子燒結成石墨化的耐蝕層。（ 2）要有足夠多的電蝕産物，尤其是介質的熱解産物碳粒子。（ 3）要有足夠的時間，以便在表面上形成一定厚度的碳素層。（ 4）採用正極性加工，因爲碳素層易在陽極表面生成。（ 5）必須在油類介質中加工。2051840299.docPage 7 of182051840299.doc2. 影響覆蓋效應的主要因素（ 1）脈衝能量與波形，增大放電加工能量有助於覆蓋層的生長，但寬脈衝大電流對中精加工有相當大的局限性，減小脈衝間隔則有利於在各種規准下生成覆蓋層。但間隔過小則有轉變爲電弧放
