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你真的明白電火花加工的原理嗎? 電火花和電弧有什么區(qū)別?電火花溫度有多高?
領(lǐng)先的電火花加工技術(shù)是什么樣的?電火花成形加工是精密模具制造的重要工藝。如今越來越多的精密部件要求日趨嚴苛,對電火花成形加工在質(zhì)量、效率方面都提出了新的要求,傳統(tǒng)的電火花成形加工技術(shù)甚至已不能適應(yīng)發(fā)展需求。或許你在生產(chǎn)中天天接觸電火花加工,但是,你對電火花加工真的很了解嗎?
首先,你知道電火花技術(shù)是怎么來的嗎?1943年,前蘇聯(lián)科學(xué)院院士拉扎連柯夫婦研究開關(guān)觸點遭受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時,發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時高溫可使局部的金屬熔化、氣化而被蝕除,開創(chuàng)和發(fā)明了電火花加工。
那么,電火花加工的原理是什么呢?讓我們通過一段視頻,來了解電加工的原理及其微觀機理過程。
電火花加工的微觀機理過程視頻 ▼
聽不懂視頻中的英文介紹也沒有關(guān)系,以下是關(guān)于電火花加工原理的詳細介紹。
電火花加工是通過脈沖放電微觀過程中產(chǎn)生的高溫(瞬間溫度高達10000°C),融化材料并蝕除材料的加工方法。
01 一次脈沖放電的微觀過程
電火花加工是不斷放電蝕除金屬的過程。雖然一次脈沖放電的時間很短,但它是電磁學(xué)、熱力學(xué)和流體力學(xué)等綜合作用的過程,是相當(dāng)復(fù)雜的。綜合起來,一次脈沖放電的過程可分為以下幾個階段:
1)極間介質(zhì)的電離、擊穿及放電通道的形成
當(dāng)脈沖電壓施加于工具電極與工件之間時,兩極之間立即形成一個電場。電場強度與電壓成正比,與距離成反比,隨著極間電壓的升高或是極間距離的減小,極間電場強度也將隨著增大。由于工具電極和工件的微觀表面是凸凹不平的,極間距離又很小,因而極間電場強度是很不均勻的,兩極間離得最近的突出點或尖端處的電場強度一般為最大。當(dāng)電場強度增大到一定數(shù)量時,介質(zhì)被擊穿,放電間隙電阻從絕緣狀態(tài)迅速降低到幾分之一歐姆,間隙電流迅速上升到最大值。由于通道直徑很小,所以通道中的電流密度很高。間隙電壓則由擊穿電壓迅速下降到火花維持電壓(一般約為20~30V),電流則由0上升到某一峰值電流。
2)介質(zhì)熱分解、電極材料熔化、汽化熱膨脹
極間介質(zhì)一旦被電離、擊穿,形成放電通道后,脈沖電源使通道間的電子高速奔向正極,正離子奔向負極。電能變成動能,動能通過碰撞又轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。于是在通道?nèi)正極和負極表面分別成為瞬時熱源,達到很高的溫度。通道高溫將工作液介質(zhì)汽化,進而熱裂分解汽化。這些汽化后的工作液和金屬蒸汽,瞬間體積猛增,在放電間隙內(nèi)成為氣泡,迅速熱膨脹并具有爆炸的特性。觀察電火花加工過程,可以看到放電間隙間冒出氣泡,工作液逐漸變黑,并聽到輕微而清脆的爆炸聲。電火花加工主要靠熱膨脹和局部微爆炸,使熔化、汽化了的電極材料拋出蝕除。
3)電極材料的拋出
通道和正負極表面放電點瞬時高溫使工作液汽化和金屬材料熔化、汽化,熱膨脹產(chǎn)生很高的瞬時壓力。通道中心的壓力最高,使汽化了的氣體不斷向外膨脹,壓力高處的熔融金屬液體和蒸汽,就被排擠、拋出而進入工作液中。由于表面張力和內(nèi)聚力的作用,使拋出的材料具有最小的表面積,冷凝時凝聚成細小的圓球顆粒。
熔化和汽化了的金屬在拋離電極表面時,向四處飛濺,除絕大部分拋入工作液中并收縮成小顆粒外,還有一小部分飛濺、鍍覆、吸附在對面的電極表面上。這種互相飛濺、鍍覆以及吸附的現(xiàn)象,在某些條件下可以用來減少或補償工具電極在加工過程中的損耗。實際上,金屬材料的蝕除、拋出過程比較復(fù)雜的,目前,人們對這一復(fù)雜的機理的認識還在不斷深化中。
4)極間介質(zhì)的消電離
隨著脈沖電壓的結(jié)束,脈沖電流也迅速降為零,但此后仍應(yīng)有一段間隔時間,使間隙介質(zhì)消電離,即放電通道中的帶電粒子復(fù)合為中性粒子,恢復(fù)本次放電通道處介質(zhì)的絕緣強度,以及降低電極表面溫度等,以免下次總是重復(fù)在同一處發(fā)生放電而導(dǎo)致電弧放電,從而保證在兩極間最近處或電阻率最小處形成下一次擊穿放電通道。
由此可見,為了保證電火花加工過程正常地進行,在兩次脈沖放電之間一般要有足夠的脈沖間隔時間。此外,還應(yīng)留有余地,使擊穿、放電點分散、轉(zhuǎn)移,否則僅在一點附近放電,易形成電弧。
02五種不同的放電狀態(tài)
放電狀態(tài)指電火花加工中放電間隙內(nèi)每一個脈沖放電時的基本狀態(tài)。一般分為五種放電狀態(tài),如下圖所示。
脈沖參數(shù)與脈沖電壓、電流波形
1)開路(空載脈沖)
放電間隙沒有擊穿,間隙上有大于50V的電壓,但間隙內(nèi)沒有電流流過,為空載狀態(tài)。
2)火花放電(工作脈沖,或稱有效脈沖)
間隙內(nèi)絕緣性能良好,工作液介質(zhì)被擊穿后能有效地拋出、蝕除金屬。其波形特點是:電壓上有、和波形上有高頻振蕩的小鋸齒。
3)短路(短路脈沖)
放電間隙直接短路,這是由于伺服進給系統(tǒng)瞬時進給過多或放電間隙中有電蝕產(chǎn)物搭接所致。間隙短路時電流較大,但間隙兩端的電壓很小,沒有蝕除加工作用。
4)電弧放電(穩(wěn)定電弧放電)
由于排屑不良,放電點集中在某一局部而不分散,局部熱量積累,溫度升高,惡性循環(huán),此時火花放電就成為電弧放電。由于放電點固定在某一點或某一局部.因此稱為穩(wěn)定電弧,常使電極表面積炭、燒傷。電弧放電的波形特點是和高頻振蕩的小鋸齒基本消失。
5)過渡電弧放電(不穩(wěn)定電弧放電,或稱不穩(wěn)定火花放電)
過渡電弧放電是正?;鸹ǚ烹娕c穩(wěn)定電弧放電的過渡狀態(tài),是穩(wěn)定電弧放電的前兆。波形特點是擊穿延時很小或接近于零,僅成為一尖刺,電壓電流表上的高頻分量變低或成為稀疏的鋸齒形。
以上各種放電狀態(tài)在實際加工中是交替、概率性地出現(xiàn)的(與加工規(guī)準(zhǔn)和進給量、沖油、污染等有關(guān)),甚至在一次單脈沖放電過程中,也可能交替出現(xiàn)兩種以上的放電狀態(tài)。
電火花和電弧有什么區(qū)別,兩者的溫度有多高?究竟有多危險!
電火花電極間的擊穿放電、電弧是大量的電火花匯集而成的。
一般電火花的溫度都很高,特別是電弧,溫度可高達6000℃,因此,電火花和電弧不僅能引起可燃物燃燒,還能使金屬熔化、飛濺,構(gòu)成危險的火源。在有爆炸危險的場所,電火花和電弧更是引起火災(zāi)和爆炸的一個十分危險的因素。
在生產(chǎn)和生活中,電火花是經(jīng)常見到的。
電火花大體包括工作火花和事故火花兩類。
1、工作火花
是指電氣設(shè)備正常工作時或正常操作過程中產(chǎn)生的火花。如直流電機電刷與整流子滑動接觸處、交流電機電刷與滑環(huán)滑動接觸處電刷后的微小火花、開關(guān)或接觸器開合時的火花、插銷拔出或插入時的火花等。
2、事故火花
是線路或設(shè)備發(fā)生故障時出現(xiàn)的火花。如發(fā)生短路或接地時出現(xiàn)的火花、絕緣損壞時出現(xiàn)的閃光、導(dǎo)線連接松脫時的火花、保險絲熔斷時的火花、過電壓放電火花、靜電火花、感應(yīng)電火花以及修理工作中錯誤操作引起的火花等。
3、其他
此外,電動機轉(zhuǎn)子和定子發(fā)生摩擦(掃膛)或風(fēng)扇與其它部件相碰也都會產(chǎn)生火花,這是由碰撞引起的機械性質(zhì)的火花。
還應(yīng)當(dāng)指出,燈泡破碎時,熾熱的燈絲有類似火花的危險作用。
電氣設(shè)備本身,除多油斷路器可能爆炸,電力變壓器、電力電容器、充油套管等充油設(shè)備可能爆炸外,一般不會出現(xiàn)爆炸事故,以下情況可能引起空間爆炸。
1.周圍空間有爆炸性混合物,在危險溫度或電火花作用下引起空間爆炸。
2.充油設(shè)備的絕緣油在電弧作用下分解和汽化,噴出大量油霧和可燃氣體,引起空間爆炸。
3.發(fā)電機氫冷裝置漏氣、酸性蓄電池排出氫體等,形成爆炸性混合物,引起空間爆炸。
以上就是100唯爾(100vr.com)小編為您介紹的關(guān)于電火花的知識技巧了,學(xué)習(xí)以上的你真的明白電火花加工的原理嗎? 電火花和電弧有什么區(qū)別?電火花溫度有多高?知識,對于電火花的幫助都是非常大的,這也是新手學(xué)習(xí)模具專業(yè)所需要注意的地方。如果使用100唯爾還有什么問題可以點擊右側(cè)人工服務(wù),我們會有專業(yè)的人士來為您解答。
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