气中电火花线切割温度场及电极丝振动仿真研究

发布时间：2020-08-12 03:33

【摘要】：目前,科学技术迅速发展,人们在生产加工过程中既需要保证工件的加工质量又要保证加工过程绿色无污染。随着电火花线切割技术的发展,电火花线切割技术采用气体介质加工的工件表面粗糙度小于液体介质中加工的工件表面粗糙度,气中介质极间放电机理、材料蚀除机理、工件的微观结构不同于液体介质。首先,本文对气中电火花线切割放电过程机理深入分析,通过对温度场微元热分析并结合放电通道的移动,建立了气中移动热源温度场传热模型,并推出移动高斯热源的热流密度公式;接着确定放电通道半径、施加在温度场上的初始与边界条件。其次,根据实际加工工件建立合适的仿真模型,施加热流密度及约束力进行仿真分析,得到气中移动热源、静止热源放电状态下Cr12Mo V工件表面温度场的变化规律;将静止热源和移动热源下的温度场形貌进行对比,根据移动热源仿真温度场的分布,建立单个电蚀坑模型,然后对仿真的单个电蚀坑模型进行修正,求解电蚀坑体积;实际加工过程中,工件材料蚀除是大量电蚀坑的共同作用,相互重叠,通过分析确定了电蚀坑排列为多级重叠,蚀除体积看作是长方体体积;然后对仿真中峰值电流、脉冲宽度的变化造成工件表面电蚀坑几何尺寸大小、体积的影响进行深入分析。再次,电极丝的振动虽然不同于工艺参数对电火花线切割的影响,但它也是影响加工的质量、效率原因之一。对气中电火花线切割电极丝受力分析,建立电极丝横向振动受力模型;分别从导轮跨距、电极丝张紧力和放电合力方面对电极丝进行模态分析,并分析导轮跨距、电极丝张紧力和放电合力的变化给电极丝固有频率、振幅带来的影响。最后,本文采用单因素实验方法,在液体介质中进行粗加工实验,气体介质中精加工实验,对比两种介质下的工件表面形貌,分析实际加工过程中工艺参数变化对工件表面质量、蚀除体积的影响。将实实验得出结果与仿真计算的结果进行对比,验证建立模型的合理性及仿真研究的可行性。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG484
【图文】：

示意图,电火花机床,外观,自我调节

1-自我调节部分 2-电极 3-工件 4-工作液 5-脉冲电源图 1-1 电火花机床外观示意图Fig.1-1 Electric spark forming machine tool processing diagram

电火花线切割机床,工作液,电火花线切割机,导论

1-储丝桶 2-电极丝 3-上导论 4-脉冲电源5-工作液 6-工作液泵 7-工件 8-下导论图 1-2 电火花线切割机床内部图Fig.1-2 Electric spark wire cutting machine tool processing diagram电火花线切割机理探索现状

放电过程,微观,电蚀,爆炸力

如图2-1 所示。电火花线切割每次脉冲放电产生一个电蚀坑，大量的脉冲放电产生大量的电蚀坑，去除的体积就是这些电蚀坑相互交叠的结果，因此，人们将连续脉冲拆分成单脉冲研究电火花线切割。在加工时，气体比液体阻力小，气体中放电通道较小，放电时产生的爆炸力比液体介质产生的爆炸力小。工件表面产生凹坑范围大且浅比较平缓，所以表面粗糙度相对较小。因此，需对气中单脉冲电火花放电研究加强力度。(1)放电通道完成 (2)材料熔化、气化

【参考文献】