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电火花加工技术

/electric discharge machining technology;EDM/
条目作者孙超

孙超

最后更新 2022-12-23
浏览 202
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利用工具和工件(正、负电极)之间非接触式、脉冲性放电产生的电腐蚀现象,对材料进行加工的方法。又称为放电加工、电蚀加工。是特种加工技术之一。

英文名称
electric discharge machining technology;EDM
又称
放电加工、电蚀加工
所属学科
航空宇航科学与技术

由苏联拉扎连科夫妇[注]于20世纪40年代初发明,并于1943年研制出世界上第一台用于实际生产加工的电火花加工装置。中国于20世纪50年代初期开始研发电火花加工工艺与设备,至今已广泛应用于机械制造行业中的各个领域,包括航空、航天、汽车、电子、船舶等军用和民用领域。

加工时工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中或将工作液充入放电间隙。电火花加工的微观过程是电场力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。在每一个脉冲放电周期,加工过程大致可分为以下4个连续的阶段:①极间介质电离、击穿,形成放电通道;②介质热分解、工件材料熔化、汽化、热剥离或整体颗粒移除;③通过介质的作用,工件材料被抛出原界面;④极间介质消电离、放电通道消除。这几个阶段不断循环,在封闭间隙内重复放电腐蚀,从而形成了宏观的电火花放电去除过程。

电火花加工原理图电火花加工原理图

电火花加工的特点主要是:①可加工任何导电材料,如钛合金、硬质合金、高温合金、高强度钢等,不受材料硬度、脆性、韧性、熔点等物性的限制,对于半导体材料、绝缘材料等导电性极差的材料,在一定条件下也可以实现加工。②作为非接触放电加工工艺,加工过程中不产生切削力,不会导致构件表面产生因切削力造成的裂纹和其他不良状况,适合零件加工过程中的应力释放和薄壁结构的精密成形加工。③由于脉冲放电的能量密度可精确控制,能够实现多种特征结构的精密制造,加工精度可达微米级,甚至亚微米级。特别是机械方法无法加工的具有位置干涉性、微细等特点的结构,并实现清角、清棱效果,能够在加工区域内获得较高的表面质量,甚至实现镜面加工。④直接利用电能加工,结合现代计算机技术的进步,便于实现加工过程的自动化和智能化。⑤节省工序流程,劳动强度低,设备维护便捷,具有成本竞争力优势。 

电火花加工技术可应用于各种难加工材料、型孔、型腔等复杂结构的成形加工、切割加工、磨削加工、制孔、表面强化和改性,以及刻写标记、去除折断钻头等辅助用途。按照工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同,电火花加工技术大致可以分为电火花成形加工技术、线切割加工电火花磨削和镗磨技术、电火花共轭回转加工技术、高速电火花小孔加工技术、电火花表面合金化技术等。

电火花加工技术凭借其明显的优势,在军、民品的难加工材料和复杂结构零件,特别是加工质量要求严苛、需要精密制造的军用装备零件的加工成形领域,具有极大的应用范围和广阔的发展潜力,例如,航空发动机、飞机等航空武器装备的涡轮叶片和火焰筒制孔、弹性环高精度线切割加工、机匣配套零件电火花表面合金化、格栅类异形斜群孔结构成形加工、蜂窝磨削等,对于提高构件的加工品质和效率,延长使用寿命,满足日益增长的使用需求,增强航空武器和装备整体的使用性能和安全性等方面具有重大的现实意义。

  • 北京航空制造工程研究所.航空制造技术.北京:航空工业出版社,2013.
  • 曹凤国.电火花加工.北京:化学工业出版社,2014.

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