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  • 鑄造模具電火花成形加工

    發布時間:2015-07-04 發布者:恒信模具

     一、鑄造模具電火花成形加工的基本原理
    電火花加工是在一定介質中,通過工具電極和工件電極之間脈沖放電時的電腐蝕作用,對工件進行加工的一種工藝方法。它可以加工各種高熔點、高硬度、高強度、高純度、高韌性材料,并在生產中顯示出很多優越性,因此得到了迅速發展和廣泛應用。
    圖1是電火花成形加工的原理圖。由脈沖電源2輸出的電壓加在液體介質中的工件1和工具電極(亦稱電極)4上,自動進給調節裝置3(圖中僅為該裝置的執行部分)使電極和工件間保持一定的放電間隙。當電壓升高時,會在某一間隙最小處或絕緣強度最低處擊穿介質,產生火花放電,瞬時高溫使電極和工件表面都被鑄造模具蝕除掉一小塊材料,各自形成單個脈沖后的電蝕坑,如圖3所示。電火花成形加工實際上是電極和工件間的連續不斷的火花放電,電極和工件由于電腐蝕不同程度的損耗,電極不斷地向工件進給,工件不斷產生電腐蝕,就可將電極的形狀復制在工件上,加工出所需要的成形表面,整個加工表面將由無數個小凹坑所組成,如圖4所示。
    二、電火花成形加工的基本條件
    要使脈沖放電能夠用于零件加工,應具備下列基本條件:
    (1)必須使接在不同極性上的工具和工件之間保持一定的距離以形成放電間隙。這個間隙的大小與加工電壓、加工介質等因素有關,一般為0.01mm—0.1mm左右。在加工過程中還必須用工具電極的進給和鑄造模具調節裝置來保持這個放電間隙,使脈沖放電能連續進行。
    (2)放電必須在具有一定絕緣性能的液體介質中進行。液體介質還能夠將電蝕產物從放電間隙中排除出去并對電極表面進行較好的冷卻。
    目前大多數電火花機床采用煤油作工作液進行穿孔和型腔加工。在大功率工作條件下(如大型復雜型腔模的加工),為了避免煤油著火,采用燃點較高的機油或煤油與機油混合等作為工作液。近年來,新開發的水基工作液可使粗加工效率大幅度提高。
    (3)脈沖波形基本是單向的,如圖5所示。放電延續時間稱為脈沖寬度,應小于10s,以使放電所產生的熱量來不及從放電點過多傳導擴散到其他部位,從而只在極小的范圍內使金屬局部熔化,直至氣化。相鄰脈沖之間的間隔時間稱為脈沖間隔,它使電介質有足夠的時間恢復絕緣狀態(稱為消電離),以免引起持續電弧放電,燒傷加工表面而無法用作尺寸加工。
    (4)有足夠的脈沖放電能量,以保證放電部位的金屬熔化或氣化。
    一次脈沖放電的過程可以分為電離、放電、熱膨脹、拋出金屬和消電離等幾個連續的階段。
    電離 由于工件和電極表面存在著微觀的凹凸不平,在兩者相距最近的點上電場強度最大,會使附近的液體介質首先被電離為電子和正離子。
    放電 在電場的作用下,電子高速奔向陽極,并產生火花放電,形成放電通道。在這個過程中,兩極間液體介質的電阻從絕緣狀態的幾兆歐姆驟降到幾分之一歐姆。由于放電通道受放電時磁場力和周圍的鑄造模具液體介質的壓縮,其截面積極小,電流強度可達。
    熱膨脹 由于放電通道中電子和正離子高速運動時相互碰撞,產生大量的熱能。陽極和陰極表面受高速電子和離子流的撞擊,其動能也轉化成熱能,因此在兩極之間沿通道形成了一個溫度高達10000—12000的瞬時高溫熱源。在熱源作用區的電極和工件。
     

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