基于單脈沖實驗的氣中電火花溫度場模型建立及仿真研究.pdf

1、電火花加工技術(shù)是難加工材料不可或缺的一種加工方法，但由于電火花加工影響因素多等原因，人們對該技術(shù)加工微觀機制尚未取得突破性的進(jìn)展，這點一定程度上限制了該技術(shù)的發(fā)展。計算機仿真技術(shù)是了解電火花加工微觀過程的有效方法之一，且電火花加工技術(shù)的仿真以溫度場仿真為主。由于仿真研究的效果取決于理論模型的精確性，所以完善電火花加工溫度場模型及其仿真研究具有一定的必要性和重要意義。
　　另外，氣中電火花加工被認(rèn)為是液中電火花加工的基礎(chǔ)，因此對氣中

2、單脈沖電火花放電及溫度場的研究，不僅有助于了解氣體介質(zhì)電火花加工機制，而且有望對傳統(tǒng)的液中電火花加工有進(jìn)一步的了解。然而，氣中溫度場仿真模型不能一味照搬油中模型，而現(xiàn)有氣中溫度場模型研究較少，有必要先進(jìn)行單脈沖實驗，為氣中溫度場模型建立提供基礎(chǔ)。因此本文基于氣中單脈沖實驗研究結(jié)果建立氣中電火花加工溫度場仿真模型，并根據(jù)所建立的模型完成氣中單脈沖電火花加工溫度場仿真研究。
　　首先，在不同電參數(shù)、電極和電介質(zhì)條件下完成單脈沖實驗，通

3、過對比放電波形及凹坑形貌等放電結(jié)果得出不同參數(shù)條件對放電結(jié)果的影響并進(jìn)行分析，為空氣介質(zhì)中單脈沖電火花溫度場仿真模型的建立提供基礎(chǔ)。其中不同峰值電流、脈寬條件下的實驗主要為放電通道的建立提供依據(jù)；不同極性、電極材料的對比實驗為極間能量分配系數(shù)的確定提供依據(jù)；不同介質(zhì)的對比實驗旨在分析介質(zhì)對單脈沖放電凹坑形貌、維持電壓的影響；
　　其次，建立氣體介質(zhì)電火花加工物理模型，以此為基礎(chǔ)確定模型邊界條件。對比熱源分布類型，選用高斯熱源模型并

4、推導(dǎo)氣中熱流密度公式。根據(jù)空氣介質(zhì)中不同條件下單脈沖實驗結(jié)果，擬合熱流密度公式中的等離子體通道半徑，并確定熱流密度公式中的能量工件分配系數(shù)；
　　最后，基于所建立的空氣介質(zhì)中單脈沖電火花加工溫度場模型完成氣中單脈沖溫度場仿真研究，分析放電不同時刻溫度場分布特以及凹坑尺寸變化。分析仿真獲得的溫度場變化情況、擬合的等離子體通道的變化情況、實驗獲取的凹坑尺寸的變化情況之間的關(guān)系。針對不同參數(shù)條件下的氣中電火花加工進(jìn)行仿真研究，分析仿真結(jié)