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非金屬材料的磁場輔助微加工基礎(chǔ)研究
（論文部分內(nèi)容摘抄）
微型電火花加工(u-EDM)是一種獨(dú)特的加工方法，能夠去除亞晶粒尺寸范圍(0.1-10um)的材料，無論其硬度。這一過程在小型化產(chǎn)品的制造中是有價(jià)值的，因?yàn)楣I(yè)對越來越硬的材料的需求已經(jīng)達(dá)到了傳統(tǒng)微加工技術(shù)的限制。然而，目前的材料回收率(uRR)為u-gDu范圍從0.6-6.0mm3/h，這遠(yuǎn)低于工業(yè)可行性所需的10-15 mm3/h的比較低水平。以前已經(jīng)開發(fā)了許多技術(shù)來彌補(bǔ)這一差距;然而，這些技術(shù)要么沒有達(dá)到工業(yè)目標(biāo)，要么都是針對特定材料開發(fā)的，限制了工業(yè)用途。本研究旨在開發(fā)一種能在u-εDu中導(dǎo)入uRR的技術(shù)，該技術(shù)可以應(yīng)用于任何材料，并具有一個(gè)特定的功能。非磁性材料。
為了解決這個(gè)問題，已經(jīng)開發(fā)了兩種方法，一種是通過使用磁場來改變放電等離子體通道，以影響等離子體約束和/或等離子體穩(wěn)定性，另一種是為了改善u-εDu過程中的材料去除機(jī)制。使用of在熔體中引起的洛倫茨摩擦。對5級(jí)非磁性鈦工件進(jìn)行了單放電實(shí)驗(yàn)，研究了材料去除的機(jī)理，并對兩種方法的有效性進(jìn)行了評價(jià)。噴射坑面積分析、高速成像、熔池體積分析、侵蝕效率、等離子體溫度、電子密度和碎片場表征被用作響應(yīng)度量，以量化和解釋這些技術(shù)的應(yīng)用對工藝力學(xué)的影響。
通過將洛倫茲力作用在指向工件表面的方向上，材料去除量增加了近50%。此外，觀察到侵蝕效率增加了54%以上。等離子體溫度不受影響，電子密度隨著洛倫茲力的增加略有降低。在洛倫茲力的作用下，熔池周圍碎屑的分布距離放電中心更遠(yuǎn)。綜上所述，這些事實(shí)有力地表明，洛倫茲力過程產(chǎn)生的機(jī)械效應(yīng)有助于增加材料去除量。洛倫茲力的應(yīng)用被發(fā)現(xiàn)是負(fù)面沖擊刀具磨損。
提議施加指向熔池的外部洛倫茲力會(huì)增加等離子體通道對熔池產(chǎn)生的現(xiàn)有力，從而提高M(jìn)RR，這是用于將熔融材料從放電坑中噴出的材料去除機(jī)制的組成部分。還將研究通過將洛倫茲力從熔池向外引導(dǎo)來提高M(jìn)RR的可能性，以輔助影響液滴與熔池分離的內(nèi)部產(chǎn)生的洛倫茲力。
圖為德國 Excelitas PCO 公司的pco.dimax高速相機(jī)拍攝成像的畫面。
這個(gè)目標(biāo)本論文旨在開發(fā)一種磁場輔助u-εDu無論工件的磁性能如何都可以提高M(jìn)RR。通過對非磁性工件材料上單點(diǎn)火花放電的基本研究分析了實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的兩種方法。開發(fā)的項(xiàng)技術(shù)旨在通過使用磁場改變放電等離子體通道，以影響等離子體內(nèi)的限制和/或等離子穩(wěn)定性。開發(fā)的第二項(xiàng)技術(shù)旨在通過使用u-gDu工藝改進(jìn)材料去除機(jī)制。of在熔體中引起的洛倫茨摩擦。
他說這項(xiàng)研究是為了通過磁場與u-εDu放電過程的相互作用來確定對過程力學(xué)的影響。這項(xiàng)工作是在使用鎢絲電極對5級(jí)鈦合金進(jìn)行單火花放電的情況下完成的。只有去離子水被用作電介質(zhì)。磁場首先由永磁體產(chǎn)生，用于概念驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，然后在測試中由電磁體產(chǎn)生。
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