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电火花小孔加工理论及镀铬铜电极的试验研究

梁静波  
【摘要】:电火花加工是靠放电点放电时产生的瞬时高温,来熔化、气化局部金属。电火花加工中的工具电极和加工工件均受到高温以及带电离子和电子的撞击作用,两者都有损耗。在电火花小孔加工中,电极损耗严重,加工速度低。随着加工深度的增加材料去除率减小,甚至出现加工中断,加工深度受限制,同时由于电极的损耗,加工的孔出现锥度等。因此工具电极材料的选择非常重要。 电火花小孔加工中常用的电极是铜电极,铜电极具有优良的导电性,但是由于其熔点较低,在加工的过程中损耗过大,尖端不断损耗,形成圆角。不仅降低了加工效率,而且使加工精度下降。与铜材料相比,铬具有相对较高的熔点,同时铬具有较高的比热容,铬升高同样的温度需要更多的热量。在产生热量相同的条件下,铬熔化抛出的金属材料相比于铜金属材料会少很多,这就减少了电极的损耗。结合以上铬的热学性能,铬很适合做工具电极的材料,但是由于其导电性不够优良,将其作为镀层,涂镀在铜基的表面是一种很好的选择,这种铜基镀铬复合电极不仅拥有黄铜的强度以及导电性,同时具有铬的优良热学性能。 在铜管电极上进行电刷镀工艺处理,使铜管电极外壁获得铬镀层。并在太原理工大学光整加工试验室设备D703F电火花高速小孔加工机床上进行小孔加工试验。通过改变峰值电流和脉冲宽度,获得峰值电流和脉冲宽度对电火花小孔加工中加工速度、电极损耗率的影响。 试验结果表明:采用铜铬复合电极进行小孔加工比采用铜电极进行小孔加工能显著提高加工速度、减小锥度和电极损耗。 主要研究内容如下: (1)探究电火花腐蚀机理,分析复合电极材料对放电间隙、放电通道、电蚀凹坑、加工速度以及电极损耗的影响。 (2)对放电间隙电场进行建模仿真,得到放电间隙内电场分布,分析放电侧隙电场对电蚀产物的排除的影响。 (3)对电火花加工间隙流场进行建模仿真,分析加工深度对电火花排屑速度的影响。 (4)综合以上结论,进行复合电极电火花小孔加工试验,研究电参数、镀层对电火花小孔加工中加工速度、电极损耗以及加工精度的影响。


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