基于移动热源气中电火花线切割加工温度场仿真研究

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气中加工后工件具有良好的表面质量,如:表面粗糙度、直线度、表面无电解腐蚀等,在相同电参数下通过这种加工方法获得工件的表面质量比液体介质加工获得工件的表面质量好;由于加工介质不同,导致在放电加工中极间放电机理、材料蚀除机理、工件的微观结构都与液中加工有很大区别,因此,对气中加工放电机理及工件蚀除方式的研究都是很有必要的。本文针对气中加工蚀除机理进行了研究,研究了气中加工放电机理,建立了工件在气中加工单脉冲放电移动热源作用下的传热模型,包括物理和数学模型;使用有限元分析软件ANSYS,分析了几组典型参数下的气中加工工件放电温度场分布,得到了电蚀坑的仿真深度和直径,对比分析了在固定热源和移动热源下获得的工件温度场分布;根据移动热源作用下仿真分析结果,建立了在移动热源作用下,单个电蚀坑组成数学模型,单个电蚀坑由抛出层、白层、凸起和热影响层组成,并建立了计算各层体积大小数学模型,计算出了在不同电参数下的各层体积;根据测得的不同电参数下工件的蚀除层厚度,确定了电蚀坑之间在工件表面排布方式,建立了连续脉冲作用下工件表面材料蚀除的模型,计算出了在移动电源作用下工件在不同电参数作用下工件表面材料的蚀除量。在理论研究的基础上进行了气中加工实验,建立了理论计算数学模型并将理论计算数据与实测数据进行了相对比,证明理论计算模型具有一定的预测性;研究了在不同电参数作用下工件表面形成的白层厚度;对比分析了液中加工和气中加工形成的工件表面微观结构,最后,本文将实验测得的数据带入所建理论公式,将理论数据与实际数据进行了对比,计算了误差率的大小,验证所建模的合理性。本文研究了气中加工蚀除机理和工件温度场分布,建立了气中加工连续脉冲作用下理论蚀除模型,本文研究对研究气中加工材料的蚀除和优选气中精加工参数具有重要意义。
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