ZrO2-Cu復合電極電火花小孔加工溫度場仿真與實驗.pdf

1、隨著對電火花加工機理認識的逐漸成熟，發(fā)現工具電極材料對電火花加工工藝有著重要的影響。尤其是隨著近些年來材料科學研究的迅猛發(fā)展，被用作電火花加工中工具電極的材料種類也越來越豐富，對復合電極的研究應運而生。
　　目前，在電火花小孔加工過程中還存在一些問題。電火花小孔加工中常用的銅電極由于銅的熔點較低、耐熱性較差，因此在電加工過程中的損耗較大；并且隨著加工深度的增加，電蝕顆粒在加工間隙中不斷增加并且不能夠及時排出，容易引起二次放電現象的

2、發(fā)生，也加劇了工具電極尖端放電現象的發(fā)生，降低了加工效率，而且還加劇工具電極自身的損耗，導致工件形狀精度降低。針對銅電極的這種缺點，通過總結之前學者的研究成果，提出了在銅電極外表面利用熱噴涂工藝涂覆一層具有高溫導電、低溫絕緣特性的氧化鋯涂層材料，使用該復合電極對小孔進行加工，以達到降低工具電極損耗、提高小孔形狀精度的目的。
　　研究的主要內容如下：
　?。?）對氧化鋯涂層的性能特點進行分析，從理論上分析這種半導體材料具有在高

3、溫下導電、低溫下絕緣特性的原因。
　?。?）利用有限元分析軟件ANSYS11.0仿真在復合電極氧化鋯涂層與銅基體結合處的電火花加工單脈沖放電溫度場分布，驗證放電點附近的溫度是否可以達到使氧化鋯涂層導電的溫度，為實驗提供理論依據。
　?。?）進行復合電極和普通銅電極的對比加工實驗，對加工速率、電極相對損耗率、孔徑擴大率、錐度等幾個電火花加工工藝評價指標進行比較分析。實驗結果表明：與普通銅電極相比，經ZrO2/Cu復合電極加工的

4、小孔錐度最多可減小10％；在加工盲孔時，盲孔底部凸臺高度則明顯降低42%，小孔形狀精度得到了提高，小孔表面粗糙度也有所提高。并把實驗結果與Al2O3/Cu復合電極的實驗結果進行了比較分析。
　　本文的研究為電火花小孔加工領域中關于復合電極的研究方向提出了一種新的思路，該復合電極涂層是區(qū)別于之前學者提出的導電涂層和絕緣涂層，而是一種半導體涂層，具有高溫環(huán)境下導電，低溫環(huán)境下絕緣的特性。在今后的研究中，在有關復合電極涂層材料的選擇方面