放電誘導霧化燒蝕深型孔加工技術(shù)研究.pdf

1、深型孔加工是機械加工中的一種重要加工需求。隨著科學技術(shù)的進步，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期越來越短，新型高硬度、高強度難加工材料的深孔零件不斷出現(xiàn)，無論是對深孔加工效率、加工的質(zhì)量，還是加工成本都提出了更高的要求。電火花加工具有不受制于工件材料物理力學性能（硬度、強度等）、無機械切削力等特點而適合于難切削材料、特殊及復雜形狀零件的加工。然而電火花加工的蝕除能量受制于脈沖電源的能量輸出，材料蝕除效率較低。另外，排屑困難也是制約電火花加工在大深徑比深

2、孔加工方面應用的關(guān)鍵因素。為此，本文提出了放電誘導霧化燒蝕深型孔加工技術(shù)，其采用“水基-氧氣”均勻混合形成的霧化介質(zhì)作為工作介質(zhì)。首先改變了蝕除材料的能量來源，蝕除材料的能量來源主要從脈沖放電能量變換為材料自身燃燒所釋放的化學能；其次借助工作介質(zhì)流的高壓以及極間的“爆炸”效果促進排屑，從而達到了大深徑比加工深型孔的目的。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴設計并構(gòu)建了“水基-氧氣”均勻混合的霧化裝置以及專用的放電誘導霧化燒蝕深型孔加工系統(tǒng)

3、。可以根據(jù)加工需求在線調(diào)節(jié)氧氣和水的壓力、氧氣通斷時間比，為試驗的開展提供了系統(tǒng)保障。⑵對放電誘導霧化燒蝕加工的機理進行了深入分析，研究了其宏觀特性與微觀特性，建立了極間霧化介質(zhì)擊穿模型，分析了放電誘導霧化燒蝕加工的能量來源。⑶對模具鋼Cr12分別進行了相同電參數(shù)條件下常規(guī)電火花、放電誘導霧化燒蝕、間歇燒蝕深型孔加工的對比試驗。結(jié)果表明：間歇燒蝕加工，電極內(nèi)孔易堵塞導致氧氣無法正常通入加工區(qū)域而無法穩(wěn)定持續(xù)加工，加工深度有限。放電誘導霧

4、化燒蝕加工的效率約為常規(guī)電火花加工的5.45倍，電極質(zhì)量相對損耗較常規(guī)電火花加工降低了82％，同時還獲得了良好的表面質(zhì)量和加工精度。⑷采用放電誘導霧化燒蝕加工對模具鋼 Cr12進行了工藝規(guī)律試驗研究。分析了電參數(shù)以及非電參數(shù)對燒蝕加工特性（材料蝕除率、電極體積相對損耗）的影響規(guī)律，主要的影響參數(shù)有峰值電流、脈寬、霧化介質(zhì)壓力以及氧氣通斷時間比。結(jié)果表明：放電能量增大，材料蝕除率升高，電極體積相對損耗下降；霧化介質(zhì)壓力和氧氣通斷時間比的增

5、大使放電區(qū)域氧氣濃度增加，燃燒氧化反應強度提升，材料蝕除率也隨之增大。⑸針對減小放電誘導霧化燒蝕加工表面重熔層的問題，提出了“霧化燒蝕-電解”復合放電加工方法，采用“電解液-氧氣”均勻混合形成的霧化介質(zhì)作為工作介質(zhì)，并進行了理論分析研究和特性試驗。研究發(fā)現(xiàn)，其典型的加工過程包含放電點金屬受熱活化、表面金屬氧化、表層金屬氧化受阻、內(nèi)部基體金屬快速氧化和加工表面重熔層微電解5個階段；其加工狀態(tài)分為非正常放電（短路）、微電解、火花放電、霧化燒