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微小能量下电火花加工放电蚀除的分子动力学仿真

老猫添加于 2014-3-23 12:44 | 927 次阅读 | 0 个评论

作者
陈晓菲
摘要
自1943年前苏联的拉扎连柯夫妇发明了电火花加工方法以来,经过几十年的发展,其加工工艺不断完善,电火花加工特有的宏观作用力小、非接触加工等特点奠定了其在微细加工领域的优势地位。但由于电火花放电现象发生在极短的时间和极小的空间内,这给观测和理论分析带来了很大的困难。正因如此,电火花加工的材料蚀除理论研究仍然相对滞后,尤其是微细电火花加工理论,仍存在很多未能解释清楚的问题。电火花加工是利用工件和工具电极之间脉冲性火花放电产生的热能,使工件和工具材料因熔融和气化被蚀除,并在各自表面形成放电凹坑,本文利用分子动力学方法模拟电火花放电蚀除过程,对放电凹坑形成过程进行三维仿真,并研究分析电火花加工的材料蚀除机制及放电凹坑形貌的形成机制。被蚀除的工件和电极材料一部分进入极间形成放电屑,一部分附着于对面电极表面,另外一部分回到原来的电极表面。本文通过分子动力学仿真深入分析了被蚀除的工件和电极材料在极间的运动轨迹和分布状况。除此之外,对火花放电形成放电凹坑后的电极体积和质量的变化进行了分析,研究结果表明:当放电点的能量密度非常小,放电蚀除量很少时,由于电极材料受热导致原子晶格排列无序而致使材料密度下降,因此会出现虽然放电后电极材料的质量减少,但电极的体积几乎不变甚至略微增加的现象。此外,在微细电火花加工中,电极和工件材料的微结构是可达到的最小加工尺寸限制的影响因素之一。为此,本文研究了单晶原子结构各向异性对放电凹坑形成过程的影响,通过分子动力学仿真得到不同晶向平面上的放电凹坑形貌尺寸,如:{100}、{110}和{111}晶向。同时,电极材料在制备过程中不可避免地会产生各种缺陷,如微气孔、微裂纹等,这也会对微细电火花加工的加工质量产生一定的影响。为此,本文针对电极材料中含有微气孔的情况,对其对放电凹坑形成过程的影响进行了分子动力学仿真和研究。
详细资料
- 文献种类: Thesis
- 期卷页: 2010年
- 出版社: 哈尔滨工业大学
学科领域工程技术 » 机械工程
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