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当人们提到火花的时候,自然会想到每年春节的火焰、国庆大典燃放的礼花,特别是2008年8月8日在北京举办的第28届奥运会开幕式的礼花,它们的绽放,给人们的生活增加了快乐,给北京奥运会增添了无与伦比的喜庆。但是还有一种神奇的火花,在我们生活中经常能够接触到,就是当我们在插拔开关的时候由于电腐蚀出现的放电火花。
这种火花放电引起触点腐蚀现象被苏联伟大的学者拉扎连科夫妇所关注。在1943年5月,这对夫妇采用逆向思维方法,从克服、防护电腐蚀变为利用电腐蚀进行加工,在第二次世界大战的关键时刻,成功地利用这种加工方法解决了当时苏联坦克和武器装备中经常出现的一些问题,开创和发明了变有害的电腐蚀为有用的电火花加工方法。这项发明摆脱了传统的切削加工方法,直接利用电能和热能去除金属,引起了世界巨大的轰动。66年过去了,星星之火,已成燎原之势。现在,放电加工的火花已经“绽放”到世界各个角落,我们生活中处处离不开电火花加工,各个领域都印刻着火花放电加工的痕迹。
那么,什么是电火花加工呢?其实它是与机械加工性质完全不同的一种新工艺、新技术。机械加工是通过机床部件的相对运动,用比工件材料硬的刀具切除工件上多余的部分来得到成品零件的,是由电能转化为机械能进行加工的方法。而电火花加工是利用两极间脉冲放电时产生的电腐蚀现象,直接利用电能对材料进行加工的方法。它已成为先进制造技术中最重要的部分之一。
电火花加工的原理,如图1所示,加工时工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中或将工作液充人放电间隙。通过伺服进给机构控制工具电极向工件进给,当间隙小到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达1万摄氏度以上,压力也产生急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属迅速熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹。连续不断重复上述过程,虽然每一次放电蚀除的金属量极少,但因每分钟有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属(见电火花加工放电爆炸过程录像)。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的工件来。工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金和钼等。工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质,如煤油、去离子水和乳化液等。
其实电火花加工技术的应用与我们日常的生活是密切相连的。
当我们开始使用着喜爱的电脑,开着舒适的汽车,带上精美的眼镜、手表,
82科技智囊2009午8月拿起造型各异的杯子喝水,打开电视欣赏着节目,打开音响听着动人的音乐时,您可曾想到那其中很多零件都是通过电火花加工机床加工的模具生产出来的,处处渗透着电火花加工技术的完美杰作。请看,图10a是手表指针凸、凹模具,图10b是手表指针图形,最小内圆角R0.017mm,加工精度≤2um。图11是现代仿生学的精密蜂窝眼镜模具照片,照片的下面是雕刻精细的紫铜电极,上面是加工好的两个模具。模具的尺寸精度、配合精度及曲线形细槽都是机械加工很难实现的。
当人们给亲人、朋友、同事、客户打电话或发传真时,您手中拿的功能齐全、外形大方、手感舒适的手机、电话机以及使用的传真机会使您感到赏心悦目、爱不释手,感到心情愉悦、工作有干劲,效率更高、成绩更大,这同样是使用电火花加工技术的结果。图12是手机前盖模具,图13是电话机机座模具。
当学生们拿着米老鼠或其他各种卡通造型的MP3欣赏着音乐、听着外语,孩子们玩着永远玩不够的塑料环保安全玩具时,这些学生和孩子们在学到知识、享受着快乐的时候,也感受到了电火花加工技术的作用。图14是电火花加工的一种造型的MP3外壳模具。图15是电火花加工的一种潜水艇塑料玩具的上盖模具。
这些神奇的火花不仅在人们日常生活中发挥作用,还在航空、航天、军工、石油勘探、IT行业等等发挥巨大作用,展现出它的无穷魅力。
人们记忆犹新的我国首次载人太空船神舟五号上天,杨利伟在太空展示中国国旗和联合国旗(见图16)激动地呼出
这种火花放电引起触点腐蚀现象被苏联伟大的学者拉扎连科夫妇所关注。在1943年5月,这对夫妇采用逆向思维方法,从克服、防护电腐蚀变为利用电腐蚀进行加工,在第二次世界大战的关键时刻,成功地利用这种加工方法解决了当时苏联坦克和武器装备中经常出现的一些问题,开创和发明了变有害的电腐蚀为有用的电火花加工方法。这项发明摆脱了传统的切削加工方法,直接利用电能和热能去除金属,引起了世界巨大的轰动。66年过去了,星星之火,已成燎原之势。现在,放电加工的火花已经“绽放”到世界各个角落,我们生活中处处离不开电火花加工,各个领域都印刻着火花放电加工的痕迹。
那么,什么是电火花加工呢?其实它是与机械加工性质完全不同的一种新工艺、新技术。机械加工是通过机床部件的相对运动,用比工件材料硬的刀具切除工件上多余的部分来得到成品零件的,是由电能转化为机械能进行加工的方法。而电火花加工是利用两极间脉冲放电时产生的电腐蚀现象,直接利用电能对材料进行加工的方法。它已成为先进制造技术中最重要的部分之一。
电火花加工的原理,如图1所示,加工时工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中或将工作液充人放电间隙。通过伺服进给机构控制工具电极向工件进给,当间隙小到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电。在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达1万摄氏度以上,压力也产生急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属迅速熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹。连续不断重复上述过程,虽然每一次放电蚀除的金属量极少,但因每分钟有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属(见电火花加工放电爆炸过程录像)。在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的工件来。工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金和钼等。工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质,如煤油、去离子水和乳化液等。
其实电火花加工技术的应用与我们日常的生活是密切相连的。
当我们开始使用着喜爱的电脑,开着舒适的汽车,带上精美的眼镜、手表,
82科技智囊2009午8月拿起造型各异的杯子喝水,打开电视欣赏着节目,打开音响听着动人的音乐时,您可曾想到那其中很多零件都是通过电火花加工机床加工的模具生产出来的,处处渗透着电火花加工技术的完美杰作。请看,图10a是手表指针凸、凹模具,图10b是手表指针图形,最小内圆角R0.017mm,加工精度≤2um。图11是现代仿生学的精密蜂窝眼镜模具照片,照片的下面是雕刻精细的紫铜电极,上面是加工好的两个模具。模具的尺寸精度、配合精度及曲线形细槽都是机械加工很难实现的。
当人们给亲人、朋友、同事、客户打电话或发传真时,您手中拿的功能齐全、外形大方、手感舒适的手机、电话机以及使用的传真机会使您感到赏心悦目、爱不释手,感到心情愉悦、工作有干劲,效率更高、成绩更大,这同样是使用电火花加工技术的结果。图12是手机前盖模具,图13是电话机机座模具。
当学生们拿着米老鼠或其他各种卡通造型的MP3欣赏着音乐、听着外语,孩子们玩着永远玩不够的塑料环保安全玩具时,这些学生和孩子们在学到知识、享受着快乐的时候,也感受到了电火花加工技术的作用。图14是电火花加工的一种造型的MP3外壳模具。图15是电火花加工的一种潜水艇塑料玩具的上盖模具。
这些神奇的火花不仅在人们日常生活中发挥作用,还在航空、航天、军工、石油勘探、IT行业等等发挥巨大作用,展现出它的无穷魅力。
人们记忆犹新的我国首次载人太空船神舟五号上天,杨利伟在太空展示中国国旗和联合国旗(见图16)激动地呼出