微小能量下電火花加工過程的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、自前蘇聯(lián)學(xué)者Lazarenko夫婦于1943年發(fā)明電火花加工方法以來，電火花加工技術(shù)取得了長足的發(fā)展，其應(yīng)用范圍也取得了極大的擴(kuò)展。然而電火花加工機(jī)理至今仍未能被明確的解釋，這限制了電火花加工技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。電火花加工發(fā)生在非常小的空間和時(shí)間尺度下，很難通過實(shí)驗(yàn)手段研究其材料蝕除過程。而隨著高速銑削等技術(shù)的快速發(fā)展，對電火花加工技術(shù)帶來了很大的沖擊，如何提高電火花加工的效率與質(zhì)量成為電火花加工研究人員亟待解決的問題。因此本文應(yīng)用分子動

2、力學(xué)方法對微細(xì)電火花加工的材料蝕除過程、熔融材料蝕除機(jī)制；微細(xì)電火花加工殘余應(yīng)力以及放電凹坑凸起的形成；微細(xì)電火花加工中產(chǎn)生的位錯(cuò)缺陷等進(jìn)行了仿真研究。
　　本文對放電通道膨脹熱源模型下微細(xì)電火花加工放電蝕除過程和熔融區(qū)的形成及形狀進(jìn)行了模擬研究，并與放電通道恒定情況下的模擬結(jié)果進(jìn)行了對比，證明了放電通道膨脹的熱源模型更符合實(shí)際情況。本文還分析了放電過程中電極溫度及蝕除原子數(shù)的變化，闡明了微細(xì)電火花加工的材料二次蝕除現(xiàn)象的發(fā)生原因

3、以及“潛熱”現(xiàn)象的影響。同時(shí)對進(jìn)入極間原子的速度矢量、加速度矢量空間分布特點(diǎn)及規(guī)律進(jìn)行了研究。
　　電火花加工表面的主要特點(diǎn)之一是存在殘余應(yīng)力，它的存在影響到加工表面的質(zhì)量及使用性能，對其形成機(jī)制和影響因素的研究具有非常重要的意義。本文對電火花加工表面殘余應(yīng)力的產(chǎn)生機(jī)制、分布特點(diǎn)等進(jìn)行了仿真研究。通過對放電凹坑形成過程中熔融區(qū)電極材料內(nèi)部壓強(qiáng)的生成及變化過程分析，發(fā)現(xiàn)在放電進(jìn)行過程中，在電極材料熔融區(qū)內(nèi)部形成很大的壓強(qiáng)梯度，但其并

4、不是一直升高，而是存在小幅的上下波動；在放電結(jié)束后的瞬間，放電通道突然消失熔融區(qū)壓強(qiáng)急速下降；這一方面可以推測在放電進(jìn)行過程中就存在少量的放電蝕除，另一方面說明放電結(jié)束之后，熔融區(qū)壓強(qiáng)的突然下降引起的材料沸騰是材料蝕除的重要原因。研究還發(fā)現(xiàn)熔融區(qū)的剪切應(yīng)力場導(dǎo)致電極材料的彈塑性流動，它是形成放電凹坑中凸起部分的重要原因。仿真結(jié)果表明放電結(jié)束后在放電加工表面存在拉應(yīng)力，而在電極內(nèi)部存在壓應(yīng)力，容易萌生顯微裂紋。
　　本文對微小能量下