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(lái)越多的精密部件要求日趨嚴(yán)苛，對(duì)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(duì)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(lái)的嗎?1943年，前蘇聯(lián)科學(xué)院院士拉扎連柯夫婦研究開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)遭受火花放電腐蝕損壞的現(xiàn)象和原因時(shí)，發(fā)現(xiàn)電火花的瞬時(shí)高溫可使局部的金屬熔化、氣化而被蝕除，開(kāi)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(guò)一段視頻，來(lái)了解電加工的原理及其微觀機(jī)理過(guò)程。
電火花加工的微觀機(jī)理過(guò)程視頻 ▼
聽(tīng)不懂視頻中的英文介紹也沒(méi)有關(guān)系，以下是關(guān)于電火花加工原理的詳細(xì)介紹。
電火花加工是通過(guò)脈沖放電微觀過(guò)程中產(chǎn)生的高溫(瞬間溫度高達(dá)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(guò)程
電火花加工是不斷放電蝕除金屬的過(guò)程。雖然一次脈沖放電的時(shí)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(guò)程，是相當(dāng)復(fù)雜的。綜合起來(lái)，一次脈沖放電的過(guò)程可分為以下幾個(gè)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(shí)，兩極之間立即形成一個(gè)電場(chǎng)。電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)度是很不均勻的，兩極間離得最近的突出點(diǎn)或尖端處的電場(chǎng)強(qiáng)度一般為最大。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度增大到一定數(shù)量時(shí)，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(fù)極。電能變成動(dòng)能，動(dòng)能通過(guò)碰撞又轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。于是在通道?nèi)正極和負(fù)極表面分別成為瞬時(shí)熱源，達(dá)到很高的溫度。通道高溫將工作液介質(zhì)汽化，進(jìn)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(guò)程，可以看到放電間隙間冒出氣泡，工作液逐漸變黑，并聽(tīng)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(fù)極表面放電點(diǎn)瞬時(shí)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(shí)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(jìn)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(shí)凝聚成細(xì)小的圓球顆粒。
熔化和汽化了的金屬在拋離電極表面時(shí)，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(duì)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(lái)減少或補(bǔ)償工具電極在加工過(guò)程中的損耗。實(shí)際上，金屬材料的蝕除、拋出過(guò)程比較復(fù)雜的，目前，人們對(duì)這一復(fù)雜的機(jī)理的認(rèn)識(shí)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(shí)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(qiáng)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(jiàn)，為了保證電火花加工過(guò)程正常地進(jìn)行，在兩次脈沖放電之間一般要有足夠的脈沖間隔時(shí)間。此外，還應(yīng)留有余地，使擊穿、放電點(diǎn)分散、轉(zhuǎn)移，否則僅在一點(diǎn)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(gè)脈沖放電時(shí)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(kāi)路(空載脈沖)
放電間隙沒(méi)有擊穿，間隙上有大于50V的電壓，但間隙內(nèi)沒(méi)有電流流過(guò)，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(diǎn)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(jìn)給系統(tǒng)瞬時(shí)進(jìn)給過(guò)多或放電間隙中有電蝕產(chǎn)物搭接所致。間隙短路時(shí)電流較大，但間隙兩端的電壓很小，沒(méi)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(diǎn)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(shí)火花放電就成為電弧放電。由于放電點(diǎn)固定在某一點(diǎn)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(diǎn)是和高頻振蕩的小鋸齒基本消失。
5)過(guò)渡電弧放電(不穩(wěn)定電弧放電，或稱不穩(wěn)定火花放電)
過(guò)渡電弧放電是正?；鸹ǚ烹娕c穩(wěn)定電弧放電的過(guò)渡狀態(tài)，是穩(wěn)定電弧放電的前兆。波形特點(diǎn)是擊穿延時(shí)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(shí)際加工中是交替、概率性地出現(xiàn)的(與加工規(guī)準(zhǔn)和進(jìn)給量、沖油、污染等有關(guān))，甚至在一次單脈沖放電過(guò)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(xiǎn)！
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(dá)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(xiǎn)的火源。在有爆炸危險(xiǎn)的場(chǎng)所，電火花和電弧更是引起火災(zāi)和爆炸的一個(gè)十分危險(xiǎn)的因素。
在生產(chǎn)和生活中，電火花是經(jīng)常見(jiàn)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(shí)或正常操作過(guò)程中產(chǎn)生的火花。如直流電機(jī)電刷與整流子滑動(dòng)接觸處、交流電機(jī)電刷與滑環(huán)滑動(dòng)接觸處電刷后的微小火花、開(kāi)關(guān)或接觸器開(kāi)合時(shí)的火花、插銷拔出或插入時(shí)的火花等。
2、事故火花
是線路或設(shè)備發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)的火花。如發(fā)生短路或接地時(shí)出現(xiàn)的火花、絕緣損壞時(shí)出現(xiàn)的閃光、導(dǎo)線連接松脫時(shí)的火花、保險(xiǎn)絲熔斷時(shí)的火花、過(guò)電壓放電火花、靜電火花、感應(yīng)電火花以及修理工作中錯(cuò)誤操作引起的火花等。
3、其他
此外，電動(dòng)機(jī)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(huì)產(chǎn)生火花，這是由碰撞引起的機(jī)械性質(zhì)的火花。
還應(yīng)當(dāng)指出，燈泡破碎時(shí)，熾熱的燈絲有類似火花的危險(xiǎn)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(huì)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(xiǎn)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?xì)怏w，引起空間爆炸。
3.發(fā)電機(jī)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(shí)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(shí)，對(duì)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(wèn)題可以點(diǎn)擊右側(cè)人工服務(wù)，我們會(huì)有專業(yè)的人士來(lái)為您解答。
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