放電誘導(dǎo)霧化燒蝕深型孔加工技術(shù)研究.pdf

1、深型孔加工是機(jī)械加工中的一種重要加工需求。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，產(chǎn)品的更新?lián)Q代周期越來(lái)越短，新型高硬度、高強(qiáng)度難加工材料的深孔零件不斷出現(xiàn)，無(wú)論是對(duì)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(xué)性能（硬度、強(qiáng)度等）、無(wú)機(jī)械切削力等特點(diǎn)而適合于難切削材料、特殊及復(fù)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(yīng)用的關(guān)鍵因素。為此，本文提出了放電誘導(dǎo)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(lái)源，蝕除材料的能量來(lái)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(xué)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(jìn)排屑，從而達(dá)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(shè)計(jì)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(dǎo)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(shí)間比，為試驗(yàn)的開(kāi)展提供了系統(tǒng)保障。⑵對(duì)放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工的機(jī)理進(jìn)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(dǎo)霧化燒蝕加工的能量來(lái)源。⑶對(duì)模具鋼Cr12分別進(jìn)行了相同電參數(shù)條件下常規(guī)電火花、放電誘導(dǎo)霧化燒蝕、間歇燒蝕深型孔加工的對(duì)比試驗(yàn)。結(jié)果表明：間歇燒蝕加工，電極內(nèi)孔易堵塞導(dǎo)致氧氣無(wú)法正常通入加工區(qū)域而無(wú)法穩(wěn)定持續(xù)加工，加工深度有限。放電誘導(dǎo)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(duì)損耗較常規(guī)電火花加工降低了82％，同時(shí)還獲得了良好的表面質(zhì)量和加工精度。⑷采用放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工對(duì)模具鋼 Cr12進(jìn)行了工藝規(guī)律試驗(yàn)研究。分析了電參數(shù)以及非電參數(shù)對(duì)燒蝕加工特性（材料蝕除率、電極體積相對(duì)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(shí)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(duì)損耗下降；霧化介質(zhì)壓力和氧氣通斷時(shí)間比的增

5、大使放電區(qū)域氧氣濃度增加，燃燒氧化反應(yīng)強(qiáng)度提升，材料蝕除率也隨之增大。⑸針對(duì)減小放電誘導(dǎo)霧化燒蝕加工表面重熔層的問(wèn)題，提出了“霧化燒蝕-電解”復(fù)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(jìn)行了理論分析研究和特性試驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)，其典型的加工過(guò)程包含放電點(diǎn)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(gè)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