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微型電火花加工中小工位氣泡的成因
（論文部分內(nèi)容摘抄）
本文研究了氣蝕過(guò)程中氣泡的形成和傳播機(jī)的大小和膨脹決定了等離子體基體壓力的時(shí)變，從而決定了電極材料表面的熔化和沸騰條件。利用不同的記錄系統(tǒng)，分析了納秒量級(jí)的膨脹階段以及長(zhǎng)脈沖序列的影響。目前開發(fā)的模型不考慮等離子體通道。考慮到等離子體通道的形成，氣泡的傳播變得畸形和不對(duì)稱，導(dǎo)致了火山口結(jié)構(gòu)的強(qiáng)烈變化。
關(guān)于火花侵蝕，眾所周知，盡管電極之間的距離小于20 um，但等離子體通道仍然會(huì)移動(dòng)。研究表明，在連續(xù)加工過(guò)程中，可以區(qū)分跳躍和分裂成幾個(gè)等離子體通道。這種不同的通道結(jié)構(gòu)導(dǎo)致工作流體的蒸發(fā)不同。因此，產(chǎn)生的氣泡形態(tài)導(dǎo)致等離子體通道基底的非均勻上升。
為了模擬陰極和陽(yáng)極上的熱效應(yīng)區(qū)，等離子體通道被認(rèn)為是圓柱對(duì)稱的熱源，在點(diǎn)火后沿徑向擴(kuò)展，而不改變初始坐標(biāo)。本文的目標(biāo)是找出氣體泡對(duì)等離子體通道結(jié)構(gòu)的影響以及氣體泡的大小和運(yùn)動(dòng)對(duì)脈沖參數(shù)的依賴性。
高速成像攝像機(jī)(廣州市元奧儀器有限公司的高速相機(jī))圖像
它允許的曝光持續(xù)時(shí)間為5納秒至100納秒，進(jìn)行相位分析的目的。此外，幾何分辨率為1.2um/像素。在右圖中的圖像中，我們可以看到氣泡只比等離子體通道的光斑和等離子-氣體界面大不了多少。這種高輻射是由選定的脈沖參數(shù)(電流脈沖幅值40A和脈沖)持續(xù)時(shí)間為50us)。高光和歐氏加熱是德國(guó)/ Excelitas PCO 公司的圖像中出現(xiàn)漫射光點(diǎn)的原因。1000ns、2000ns和3000ns之后的圖像表明，由于工作流體的導(dǎo)電率高于普通介質(zhì)，氣泡的膨脹率非常高。通過(guò)25 ns的短曝光時(shí)間的光斑，我們可以看到氣泡的良好結(jié)構(gòu)。
用CLSM對(duì)跳躍等離子通道基座的隕石坑進(jìn)行分析。對(duì)隕石坑結(jié)構(gòu)和電壓、電流曲線的記錄為等離子體基座的移動(dòng)提供了機(jī)會(huì)。在圖3中，我們看到了兩個(gè)隕石坑，這是兩個(gè)串聯(lián)放電(功率圖)和第二個(gè)等離子體通道的基座跳躍的結(jié)果。電壓崩潰非常小，因此氣體泡的形成不足，與不間斷的氣體泡不同。
如果待加工的結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于放電通道(等離子體通道和氣體氣泡)，則氣體氣泡的形成和傳播具有特殊的相關(guān)性。在單個(gè)放電的幫助下，它變得可見，這是氣體氣泡的基本起源。氣泡的形成要考慮工作流體的物理和化學(xué)特性。此外，氣泡結(jié)構(gòu)由脈沖參數(shù)確定，特別是停頓持續(xù)時(shí)間，因?yàn)樗鼪Q定了前一個(gè)氣泡調(diào)制塌陷的時(shí)間。用足夠高的脈沖能量分解烴，達(dá)到比去離子水更高的分解水平。關(guān)于微細(xì)電火花加工的參數(shù)，如果使用臨界電流密度，則氣體體積同樣大。通過(guò)劈裂或跳底也可減少氣泡尺寸，但這種可能性很難被利用，因此只能作為附帶效果使用。
研究表明，通過(guò)正確選擇工藝能量源和脈沖參數(shù)的控制范圍，可以調(diào)整氣體氣泡的大小，以適應(yīng)微加工。在氣體氣泡的大小和膨脹與塌陷的間隙之間必須找到折衷。
德國(guó)/ Excelitas PCO 公司的pco.dimax高速相機(jī)，具備高分辨率、高感光度、高幀率的優(yōu)點(diǎn)，將高速實(shí)驗(yàn)過(guò)程完美記錄，為實(shí)驗(yàn)提供強(qiáng)而有力的圖像數(shù)據(jù)支持。
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