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铸造模具电火花成形加工

发布时间:2015-07-04 发布者:恒信模具

 一、铸造模具电火花成形加工的基本原理
电火花加工是在一定介质中,通过工具电极和工件电极之间脉冲放电时的电腐蚀作用,对工件进行加工的一种工艺方法。它可以加工各种高熔点、高硬度、高强度、高纯度、高韧性材料,并在生产中显示出很多优越性,因此得到了迅速发展和广泛应用。
图1是电火花成形加工的原理图。由脉冲电源2输出的电压加在液体介质中的工件1和工具电极(亦称电极)4上,自动进给调节装置3(图中仅为该装置的执行部分)使电极和工件间保持一定的放电间隙。当电压升高时,会在某一间隙最小处或绝缘强度最低处击穿介质,产生火花放电,瞬时高温使电极和工件表面都被铸造模具蚀除掉一小块材料,各自形成单个脉冲后的电蚀坑,如图3所示。电火花成形加工实际上是电极和工件间的连续不断的火花放电,电极和工件由于电腐蚀不同程度的损耗,电极不断地向工件进给,工件不断产生电腐蚀,就可将电极的形状复制在工件上,加工出所需要的成形表面,整个加工表面将由无数个小凹坑所组成,如图4所示。
二、电火花成形加工的基本条件
要使脉冲放电能够用于零件加工,应具备下列基本条件:
(1)必须使接在不同极性上的工具和工件之间保持一定的距离以形成放电间隙。这个间隙的大小与加工电压、加工介质等因素有关,一般为0.01mm—0.1mm左右。在加工过程中还必须用工具电极的进给和铸造模具调节装置来保持这个放电间隙,使脉冲放电能连续进行。
(2)放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行。液体介质还能够将电蚀产物从放电间隙中排除出去并对电极表面进行较好的冷却。
目前大多数电火花机床采用煤油作工作液进行穿孔和型腔加工。在大功率工作条件下(如大型复杂型腔模的加工),为了避免煤油着火,采用燃点较高的机油或煤油与机油混合等作为工作液。近年来,新开发的水基工作液可使粗加工效率大幅度提高。
(3)脉冲波形基本是单向的,如图5所示。放电延续时间称为脉冲宽度,应小于10s,以使放电所产生的热量来不及从放电点过多传导扩散到其他部位,从而只在极小的范围内使金属局部熔化,直至气化。相邻脉冲之间的间隔时间称为脉冲间隔,它使电介质有足够的时间恢复绝缘状态(称为消电离),以免引起持续电弧放电,烧伤加工表面而无法用作尺寸加工。
(4)有足够的脉冲放电能量,以保证放电部位的金属熔化或气化。
一次脉冲放电的过程可以分为电离、放电、热膨胀、抛出金属和消电离等几个连续的阶段。
电离 由于工件和电极表面存在着微观的凹凸不平,在两者相距最近的点上电场强度最大,会使附近的液体介质首先被电离为电子和正离子。
放电 在电场的作用下,电子高速奔向阳极,并产生火花放电,形成放电通道。在这个过程中,两极间液体介质的电阻从绝缘状态的几兆欧姆骤降到几分之一欧姆。由于放电通道受放电时磁场力和周围的铸造模具液体介质的压缩,其截面积极小,电流强度可达。
热膨胀 由于放电通道中电子和正离子高速运动时相互碰撞,产生大量的热能。阳极和阴极表面受高速电子和离子流的撞击,其动能也转化成热能,因此在两极之间沿通道形成了一个温度高达10000—12000的瞬时高温热源。在热源作用区的电极和工件。
 

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