电火花线切割微结构表面电蚀产物粘附现象的研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:buhao00155
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电火花放电加工广泛应用于复杂微结构和各种硬质材料的加工,但是电火花线切割微结构时,伴随脉冲放电腐蚀过程,极间熔融材料被溅射抛出形成大量电蚀产物,部分电蚀产物极易粘附在已加工表面,形成厚达几十微米凹凸不平的粘屑层,严重影响工件的尺寸精度和表面粗糙度。本文旨在揭示微结构中电蚀产物粘附现象的形成机理,探究影响粘附现象的主要加工参数,提出改善和去除微结构表面粘附屑的有效方法。首先,本文以镍基微小蛇形弹簧为研究对象,针对微结构中电蚀产物的粘附现象,从宏观和微观两方面探究了粘附屑的形成机理。通过开展不同宽度窄缝的切割试验,发现粘屑现象集中出现在0.23~0.26mm宽度的窄缝,小于这个尺寸范围,仅有少量电蚀产物溅射在已加工表面,大于这个尺寸范围切缝间会有余料产生。通过观察窄缝表面的微观形貌,发现粘屑层表面和正常加工表面有很大差异,正常加工表面以互相重叠的凹坑为主,粘屑层表面是许多球形碎屑堆积而成,而且两者表面元素分布也有较大的不同。其次,从加工条件方面探究了影响电蚀产物粘附的因素。通过开展峰值电流、冲液流量和伺服电压这三个加工参数对窄缝中电蚀产物粘附的影响实验,发现峰值电流对粘屑层的影响最大,冲液流量次之,伺服电压最小。通过对比分析纯镍Ni201和304不锈钢的蛇形弹簧和微小窄缝,发现304不锈钢微结构表面粘附屑较为稀疏,镍Ni201表面粘附屑很厚且密集,这是由两种材料的放电蚀除方式不同导致的。最后,本文从三个角度提出改善和去除微结构中电蚀产物粘附屑的工艺方法。在较小的峰值电流以及其他合适的加工参数值下,可以得到表面质量较好的蛇形弹簧结构;从零件设计角度考虑,适当的微结构尺寸可以避免电蚀产物粘附现象的产生;多次切割可以彻底去除蛇形弹簧表面的电蚀产物,保证工件表面质量。本文的研究成果对常规电火花线切割加工微结构具有实践参考意义。
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