电火花加工中放电通道的热流体仿真及实验研究

发布时间：2021-07-05 11:02

　　电火花加工是目前应用非常广泛的特种加工方法之一,它是基于两电极之间火花放电产生的高温对材料进行蚀除。放电通道作为加工的热源,是影响放电蚀除的最直接因素,因此本文通过仿真与观测实验对放电通道的特性进行研究,并进一步研究放电凹坑的形成过程,探索放电通道的特性对凹坑的影响。通过耦合传热场、流场及电磁场建立放电通道模型,仿真得到放电通道的各物理场分布结果,发现通道的温度在中心达到最高,自该点向四周逐渐减小;电极表面的热通量在放电中心点处最高,并沿径向逐渐减小;压力在放电通道中心轴处达到最大,并沿径向逐渐减小、沿轴向变化不大;极间介质在电极表面附近向通道中心轴流动,在间隙中心附近背向中心轴流动,形成两个对称的漩涡;通道中心轴附近的极间介质电势呈现出在电极表面附近下降快,在间隙中心附近下降慢的不均匀变化趋势。同时研究了不同放电电流、放电间隙、极间介质及外加磁场对通道特性的影响,其中外加磁场后,通道的热通量及压力有较明显的增加。将上述放电通道模型的热通量及压力仿真结果作为输入建立放电凹坑模型,仿真得到放电凹坑的形成过程及最终形貌,发现放电凹坑的直径及深度在开始阶段迅速增加,随后增加速度减缓,直至放电... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

放电过程示意图

图 1-1 放电过程示意图[3]仿真研究现状及分析上是等离子体，其受到多种因素的影响而呈工的热源，放电通道的特性直接影响放电点对通道进行深入的研究。人[4]运用三大守恒定律（质量、动量及能的影响，建立了放电通道模型，但是模型中考虑介质热分解等所损失的能量。 等人[5]运用三大守恒定律，并结合辐射等1-2 所示。但模型中没有考虑电磁场的影响两电极和放电通道的相互作用，因此导致

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文早川伸哉等人[6]基于三大守恒定律及麦克斯韦方程组建立了放电通道模型，采限差分法求解，得到放电通道的温度场、流场及电磁场的分布结果，该研究注到了两电极放电受热点处的材料因蒸发而产生的电极蒸汽运动到极间对放道产生的影响，但是没有对放电参数对放电通道的影响进行深入的分析。对于微细电火花加工，Dhanik Sandeep 等人[7]、Chu X 等人[8]和 Wang K 等人[9]对放电通道建立了仿真模型，计算了通道的温度、压力及半径随时间的变化及能量分布，并讨论了不同放电条件对其的影响。彭子龙等人[10]建立了通道磁场的物理模型，通过仿真得到了磁场的变化规律，其对加工效果有较大的。对于放电通道的形状研究，亓利伟等人[11]发现，放电通道在一个脉冲的时间其位置和形状并不是一直保持不变的，结果如图 1-3 所示。

【参考文献】：
期刊论文
[1]激光等离子体中自生磁场和热流的数值模拟[J]. 阿依坎拜尔,阿不都热苏力.  激光杂志. 2018(01)
[2]电火花加工中放电点的温度场仿真与研究[J]. 朱中槐,叶树林.  佛山科学技术学院学报(自然科学版). 2017(06)
[3]磁场对电火花放电通道的影响研究[J]. 武书昆,庄晓舜,刘烨彬,朱烨添,裴景玉.  电加工与模具. 2017(S1)
[4]微细电火花放电通道自身磁场仿真研究[J]. 彭子龙,钱雪立,张艺耀,李一楠.  电加工与模具. 2016(05)
[5]电火花单脉冲放电加工的电热模型与实验研究[J]. 陈日,郭钟宁,刘江文,罗红平.  制造业自动化. 2014(14)
[6]基于等效热容法和焓法的相变传热数值分析[J]. 潘艾刚,王俊彪,张贤杰.  计算机仿真. 2014(02)
[7]低温等离子体数值模拟方法的分析比较[J]. 袁忠才,时家明,黄勇,马柳.  核聚变与等离子体物理. 2008(03)
[8]放电通道的微观模拟及其物理性能研究[J]. 崔景芝,王振龙.  电加工与模具. 2007(01)
[9]放电通道的波动性与电火花加工机理[J]. 亓利伟,楼乐明,李明辉.  上海交通大学学报. 2001(07)
[10]激光等离子体流场的数值模拟[J]. 倪晓武,王文中,陆建.  光电子·激光. 1998(02)

硕士论文
[1]电熔爆等离子体电弧的模拟仿真[D]. 米乐.中北大学 2016



本文编号：3265950