电火花/电化学复合加工机理探索及其工艺技术研究

来源 :中国工程物理研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zimuogu
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电火花加工技术以其“以柔克刚、精密微细、仿形逼真”的特点广泛用于难切削材料的精密微细加工,具有其他工艺方法无法媲美的优势,是现代制造技术的重要组成部分,但电极损耗的存在给电火花加工带来了一系列的问题。例如在精密电火花成形加工过程中,电极棱边和尖角的损耗会“复印”到工件上,带来仿形精度的下降,特别是对于熔点高、导热性好的材料(如铜钨合金)的加工,电极损耗带来仿形精度的降低更加明显;在微细电火花加工过程中,由于面积效应的存在,电极损耗非常剧烈,导致加工过程中常需对微细电极进行多次修复,微细电极的修复是一个复杂且耗时的过程,因此电极损耗的存在会延长微细加工周期,降低微细加工效率。为了寻求精密电火花成形加工和微细电火花加工过程中因电极损耗而导致加工质量降低问题的解决方法,本论文将电火花加工和电化学加工结合起来,利用电化学阴极沉积作用动态补偿电极损耗,形成了一种新的工艺方法:弱电解质溶液中的高效低损耗电火花、电化学复合加工,围绕这种新的工艺方法,展开了以下几方面的研究:  (1)研究了弱电解质溶液中电火花/电化学复合加工机理。分析了在弱电解质溶液中同时发生电火花放电和电化学作用必须具备的条件,实现低损耗加工应该采用的电极极性。从理论上分析了电沉积发生的可行性及工作液、电源需要满足的条件。通过对电极间隙电场强度及电流密度分布的分析,从理论上得出了电火花/电化学复合加工过程中电极损耗特征和电沉积特征。从电化学产生气泡引起电极问隙电场分布发生畸变的角度,研究了复合加工过程中放电通道的形成机理。  (2)根据上述研究得到的结果,成功研制了复合加工工作液,实现了电火花/电化学复合加工。通过实验证明了在弱电解质溶液中,利用电沉积降低电极损耗的可行性,得到了与理论分析一致的电极损耗特征和电沉积特征。  (3)进行了复合加工工艺规律研究。通过大量工艺实验,掌握了采用弱电解质溶液中的复合加工技术进行简单结构加工的工艺规律,获得了实现高效低损耗EDM/ECM复合加工的工艺配方。  (4)找到了可抑制复合加工过程中杂散腐蚀现象的一种有效方法。通过仿真分析和实验研究,得到了采用侧壁绝缘电极可有效的抑制杂散腐蚀的结论,同时通过实验总结出了复合加工过程中侧壁绝缘层制作需要满足的条件。  以上研究证明了在弱电解溶液中利用电沉积补偿电极损耗实现高效低损耗加工的可行性,通过大量工艺实验掌握了在简单结构加工过程中使损耗与补偿达到平衡的工艺配方,为解决精密微细电火花加工中的电极损耗问题提供了技术支撑。
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