典型的加工過程如圖2所示，其實(shí)質(zhì)是在電火花誘導(dǎo)燒蝕加工過程中，使用電解液替代電火花放電所使用的絕緣性工作介質(zhì)，并與可(助)燃性氣體(如氧氣)形成霧化介質(zhì)噴入加工區(qū)域，加工過程中通過調(diào)節(jié)氣體與電解液的比例達(dá)到控制霧化介質(zhì)電導(dǎo)率的目的，以根據(jù)加工需求或階段在整個(gè)加工過程的不同階段實(shí)現(xiàn)以放電誘導(dǎo)燒蝕為主、或放電誘導(dǎo)燒蝕及電解加工、或以電解加工為主的加工方式。從而達(dá)到通過燒蝕加工提高加工效率、或兼顧加工效率及表面質(zhì)量、或以表面質(zhì)量及去除變質(zhì)層為主要目的加工。所述的霧化介質(zhì)是工作壓力為0.01MPa-9MPa的氣體與工作壓力為0.01MPa_9MPa電解液在霧化裝置內(nèi)進(jìn)行混合，形成直徑為0.1-100 μπι的霧滴，以滿足霧滴能夠進(jìn)入放電間隙內(nèi)部參與放電過程。霧化介質(zhì)的導(dǎo)電率應(yīng)該采用可控方式，可控制的范圍為l(T5-2mS/cm。氣體可從電極內(nèi)孔通入或是從加工區(qū)域側(cè)面通入或是兩者同時(shí)通入。所述的氣體可為氧氣、一氧化碳、乙炔、氯氣、氟氣或這幾種氣體的混合氣體。電解液可為NaCl溶液、NaNO3溶液、NaClO3溶液、Na2SO4溶液或前述溶液的復(fù)合電解液。在加工過程中所使用的工具電極材料為導(dǎo)電材料。可做振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或成型運(yùn)動(dòng)，可通過改變工具電極與工件的安裝位置，使其適合銑削、深型盲孔加工工藝。氣體可以間歇性的通入放電區(qū)域，也可以連續(xù)性通入加工區(qū)域，實(shí)現(xiàn)間歇控制的時(shí)間為0.01-150秒以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)氣體間歇性通入的控制途徑為通過氣流通斷控制裝置、采用機(jī)械方法或電氣方法強(qiáng)制使放電區(qū)域脫離氣體流場(chǎng)。
[0028]本發(fā)明的具體加工過程如下:
第一、通入氣體量大于電解液量，此階段為放電燒蝕誘導(dǎo)階段。工件與工具電極分別接脈沖電源正、負(fù)極。同時(shí)通入氣體與電解液并在霧化裝置內(nèi)充分混合形成均勻霧化介質(zhì)，霧化介質(zhì)電導(dǎo)率較低，并通過電極噴射進(jìn)入加工區(qū)域。霧化介質(zhì)中的氣泡首先被擊穿并形成放電通道，在放電通道的高溫高壓作用下，使放電點(diǎn)材料達(dá)到燃點(diǎn)溫度并被活化，形成表面高溫活化區(qū)，如圖2(a)。
[0029]第二、維持氣體通入量，此階段以電火花放電誘導(dǎo)燒蝕為主。此時(shí)氣體與活化區(qū)的活化金屬發(fā)生劇烈的氧化燃燒反應(yīng)，釋放大量的熱能。這些熱量又直接作用于周圍基體金屬材料，理論與試驗(yàn)表明，燃燒所釋放的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于同等體積下金屬材料達(dá)到熔融態(tài)所需要的能量，因此，可以使成倍于燃燒材料的周圍基體材料達(dá)到熔融活化態(tài)。由于電解液存在，阻止了氧氣泡過量進(jìn)入放電區(qū)域，防止了放電點(diǎn)過度氧化而導(dǎo)致燒傷或形成大深度的變質(zhì)層。氧化燃燒產(chǎn)物和熔融金屬在放電爆炸力、放電通道壓力、介質(zhì)流沖刷作用下被排除加工區(qū)域。因此，材料氧化燃燒化學(xué)能的輸入大大提高了材料蝕除能量，加工效率也因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)電火花加工。該階段為大去除量的蝕除階段。另外，在該階段可以通過調(diào)節(jié)氣體、電解液的比例來控制氧化燃燒程度，獲得不同的加工效率與加工表面質(zhì)量，以滿足不同的加要求，如圖2(b)。
[0030]第三、通入氣體量小于電解液量，此階段以電解加工為主。加工區(qū)域氣泡變少，幾乎完全被導(dǎo)電的電解液包裹，霧化介質(zhì)電導(dǎo)率升高，很難達(dá)到火花放電條件。在電解液的作用下，陽極(工件)發(fā)生溶解反應(yīng)，將上階段加工表面的變質(zhì)層、再鑄層及表面缺陷進(jìn)行去除與修整。該階段為表面修整階段，如圖2(c)。
[0031]蝕除階段與修整階段的加工比重可以通過氣體間歇控制裝置控制氣體通入量進(jìn)行調(diào)節(jié)。粗加工或加工要求低的情況下，可以增大氧氣通入的量，以電火花放電誘導(dǎo)燒蝕加工為主提高加工效率；兼顧加工效率及表面質(zhì)量的情況下，可以通過數(shù)據(jù)庫選擇合適的氧氣、電解液比例，以放電誘導(dǎo)燒蝕及電解加工復(fù)合加工；加工質(zhì)量和精度要求高的精加工情況下，減小氧氣通入的量，以電解加工為主提高表面質(zhì)量去除變質(zhì)層。通過蝕除階段與修整階段的循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，達(dá)到被加工工件高效加工或兼具高效、高質(zhì)量加工或高質(zhì)量加工的要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種導(dǎo)電率可調(diào)的霧化介質(zhì)電火花放電燒蝕與電解復(fù)合加工方法，其特征在于:在電火花誘導(dǎo)燒蝕加工過程中，使用電解液替代電火花放電所使用的絕緣性工作介質(zhì)，并與可燃性氣體或助燃性氣體形成霧化介質(zhì)噴入加工區(qū)域，加工過程中通過調(diào)節(jié)氣體與電解液的比例達(dá)到控制霧化介質(zhì)電導(dǎo)率的目的，以根據(jù)加工需求或進(jìn)程在整個(gè)加工過程的不同階段實(shí)現(xiàn)以放電誘導(dǎo)燒蝕為主、放電誘導(dǎo)燒蝕及電解加工或以電解加工為主的加工方式，從而達(dá)到通過燒蝕加工提高加工效率、兼顧加工效率及表面質(zhì)量或以表面去除變質(zhì)層為主要目的的加工。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是整個(gè)加工過程中具有三個(gè)加工狀態(tài):一種加工狀態(tài)是氣體或氣液混合霧化介質(zhì)下的放電誘導(dǎo)燒蝕為主的加工；第二種是霧化介質(zhì)下的放電誘導(dǎo)燒蝕及電解加工復(fù)合加工；第三種是電解液介質(zhì)下的電解為主的加工。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的霧化介質(zhì)是具有壓力的氣體與具有壓力的電解液在霧化裝置內(nèi)進(jìn)行混合形成的直徑為0.1-100 μπι的霧滴，它能保障霧滴進(jìn)入放電間隙內(nèi)部參與放電過程。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征是所述的氣體的壓力為0.01MPa-9MPa ;所述的電解液的工作壓力為0.01MPa-9MPa。5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征是所述的霧化介質(zhì)的導(dǎo)電率范圍為10_5-2mS/cm。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的氣體從電極內(nèi)孔通入、從加工區(qū)域側(cè)面通入或者從電極內(nèi)孔和加工區(qū)域側(cè)面同時(shí)通入。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的氣體為氧氣或其他可(助)燃性氣體，或氧氣與其他可(助)燃性氣體的混合氣體。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的電解液為NaCl溶液、NaNO3溶液、NaClO3溶液、Na 2S04溶液或前述溶液的復(fù)合電解液。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是在加工過程中所使用的工具電極材料為導(dǎo)電材料，它能做振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或成型運(yùn)動(dòng)，通過改變工具電極與工件的安裝位置，使其適合銑削、深型盲孔加工工藝。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的氣體間歇性的通入放電區(qū)域或連續(xù)性通入加工區(qū)域，如間歇通入，實(shí)現(xiàn)間歇控制的時(shí)間為0.01-150秒以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)氣體間歇性通入的控制途徑為通過氣流通斷控制裝置、采用機(jī)械方法或電氣方法強(qiáng)制使放電區(qū)域脫離氣體流場(chǎng)。
【專利摘要】一種導(dǎo)電率可調(diào)的霧化介質(zhì)電火花放電燒蝕與電解復(fù)合加工方法，其特征在于：在電火花誘導(dǎo)燒蝕加工過程中，使用電解液替代電火花放電所使用的絕緣性工作介質(zhì)，并與可（助）燃性氣體如氧氣形成霧化介質(zhì)噴入加工區(qū)域，加工過程中可以通過調(diào)節(jié)氣體與電解液的比例達(dá)到控制霧化介質(zhì)電導(dǎo)率的目的，以根據(jù)加工需求或階段要求在整個(gè)加工過程的不同階段實(shí)現(xiàn)以放電誘導(dǎo)燒蝕加工為主、或放電誘導(dǎo)燒蝕及電解加工、或以電解加工為主的加工方式。從而達(dá)到通過燒蝕加工提高加工效率、或兼顧加工效率及表面質(zhì)量、或以表面去除變質(zhì)層為主要目的加工。本發(fā)明具有在一個(gè)完整加工過程中按加工需求實(shí)現(xiàn)起始高效加工，最后減少或去除變質(zhì)層的目的，該加工方式可廣泛應(yīng)用于導(dǎo)電材料的銑削、深型盲孔的加工。
【IPC分類】B23H5/02
【公開號(hào)】CN104959684
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510274126
【發(fā)明人】劉志東, 邱明波, 田宗軍, 沈理達(dá)
【申請(qǐng)人】南京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年5月27日