粉末混合放電加工的特性

在粉末混合材料放電加工中，導(dǎo)電、半導(dǎo)電或磨蝕性粉末顆?；蚍勰┍惶砑拥浇殡娏黧w中，目的是在提高性能的同時(shí)改變加工表面。粉末顆粒通常被靶向沉積在加工表面上。添加導(dǎo)電粉末可顯著提高介電流體的導(dǎo)電水平。此外，由于介電流體的絕緣強(qiáng)度較低，火花間隙也會(huì)增加。因此，碎屑可以很容易地從火花間隙中沖走，從而獲得更好的工件表面光潔度。

上圖顯示了本研究期間考慮的各種火花機(jī)加工工藝中不同粉末的使用。

比較了通過傳統(tǒng) 火花機(jī) 和粉末混合 火花機(jī)工藝獲得的 SiCp/Al 復(fù)合材料的加工表面，如圖 下圖所示。

在粉末混合 放電加工 過程中，鋁粉與煤油介電流體混合。常規(guī)電火花加工和粉末混合電火花的平均表面粗糙度值分別為 0.834 μm 和 0.571 μm。粉末混合 EDMed 表面中 Al 和 Si 的百分比較高。鋁粉增加了工作流體的導(dǎo)電性，從而導(dǎo)致火花間隙增加。

在粉末混合電介質(zhì)存在下，工作流體很容易分解，并且在恒定電流和脈沖寬度下放電時(shí)間增加。因此，在粉末混合 火花機(jī)加工過程中，硅百分比增加。粉末混合放電表面的表面粗糙度比傳統(tǒng) 放電獲得的加工表面低 31.5%。傳統(tǒng)的 EDMed 表面由更多的裂紋和孔組成，因?yàn)檫@個(gè)過程涉及更高的放電能量和短路。傳統(tǒng)火花機(jī)加工過程中的電極間電容效應(yīng)導(dǎo)致凹坑分布不規(guī)則和較大形狀。另一方面，粉末混合的 放電 產(chǎn)生了更光滑的表面，缺陷更少。微裂紋的形成在很大程度上取決于 放電機(jī)加工過程中使用的放電能量和間隙處的有效放電能量水平。由于粉末混合放電機(jī)加工工藝中涉及的有效放電能量較低，因此粉末混合 EDM 表面的裂紋數(shù)量較少。與傳統(tǒng)的 EDM 工藝相比，粉末混合 EDM 的表面顯微硬度高 40%。

Pecas 和 Henriques  研究了硅粉與介電流體混合對(duì) AISI H13 鋼表面改性的有效性（如圖 下圖所示）。

他們發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的放電機(jī)加工工藝相比，粉末混合 放電機(jī)加工工藝的表面質(zhì)量得到了顯著提高。此外，電介質(zhì)中粉末的存在會(huì)在工件表面形成較小的凹坑，這在產(chǎn)生更光滑的表面方面起著至關(guān)重要的作用。他們還從進(jìn)一步的研究中發(fā)現(xiàn)，由于可以從加工表面去除不規(guī)則的凹坑，因此可以隨著拋光時(shí)間的增加而提高表面光潔度。

Yih-fong 和 Fu-chen 使用粉末混合放電機(jī)加工了 SKD 11 鋼的表面，發(fā)現(xiàn)粉末顆粒的大小在決定表面質(zhì)量方面起著重要作用。表面的粗糙度更多地取決于粉末的粒度，而不是粉末濃度。在使用的粉末中，鋁粉因其優(yōu)異的電性能和熱性能而被發(fā)現(xiàn)是降低表面粗糙度的最佳方法。此外，他們發(fā)現(xiàn)當(dāng)粉末被引入電介質(zhì)中時(shí)，重鑄層的厚度會(huì)減少。新形成的重鑄層厚度隨 Al 粉末濃度的變化如圖 下圖所示。

顆粒大小是決定重鑄層厚度的重要因素。重鑄層厚度隨著粒徑的減小而增加。鋁粉產(chǎn)生最薄的重鑄層，而銅粉產(chǎn)生最厚的重鑄層。

Al-Amin等通過在礦物油電介質(zhì)中引入多種添加劑來加工316L鋼表面。加入濃度為 0.5 g/L 的碳納米管 （CNT） 粉末和羥基磷灰石粉末 （HAp），并使用純 Ti 作為切削工具電極。當(dāng) CNT 粉末與 HA 粉末一起引入時(shí)，重鑄層厚度從 15.29 μm 減少到 12.4 μm。此外，使用 CNT 粉末混合電介質(zhì)后，表面粗糙度從 4.08 μm 顯著降低到 3.16 μm。

除了粉末粒度外，粉末材料對(duì)粉末混合 EDM 的性能也有很大影響。Rajesh等研究了PMEDM加工后AISI 304鋼的表面。以 MoS₂ 的粒徑 （40 μm 和 90 nm） 和占空比 （2、6、10） 為輸入?yún)?shù)。采用超聲波振動(dòng)以更好地沖洗，而峰值電流、放電持續(xù)時(shí)間、間隙電壓和粉末濃度等參數(shù)在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程中保持不變。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)粉末粒徑為90 nm、占空比較低時(shí)，MoS₂沉積在機(jī)加工的AISI 304鋼表面上，重鑄的較低厚度為14.02 μm。在恒定的占空比下，在 40 μm 粒徑處觀察到較深的凹坑，在 90 nm 粒徑處觀察到較淺的凹坑。Singh等研究了石墨粉混合介電液，以優(yōu)化高溫合金Super Co 605的表面硬度和表面光潔度。他們使用圓柱形石墨片作為電極。使用了改進(jìn)的介電流體流動(dòng)系統(tǒng)，使導(dǎo)電石墨粉不會(huì)污染整個(gè)介電 EDM 油。隨著碳百分比的增加，大量粉末沉積在新形成的表面上。此外，在粉末混合 EDM 的情況下，表面粗糙度降低，縮孔形成減少。Sharma等報(bào)道，粉末添加劑的熔點(diǎn)對(duì)表面粗糙度有影響。他們使用鋯和錳粉末混合的介電流體，發(fā)現(xiàn)鋯粉末導(dǎo)致較低的表面粗糙度 （SR）。

錳粉的熔點(diǎn)較低，因此具有較高的蒸發(fā)速率。因此，錳在加工表面上的沉積較低。

Hosni 和 Lajis 使用帶有電介質(zhì)的鉻粉來加工 AISI D2 硬化鋼的表面。鉻粉的使用導(dǎo)致重鑄層厚度急劇減少。當(dāng)使用納米鉻粉末代替微鉻粉末時(shí)，重鑄層厚度進(jìn)一步減小，表明納米級(jí)粉末在粉末混合 放電機(jī)加工中的有效性。

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