摘要：在大面积钛合金电火花加工过程中,容易造成电蚀产物聚集且不易冷却从而产生集中放电、拉弧及短路现象,严重的甚至会烧伤工件的表面。因此,为了实现持续稳定的正常火花放电,在放电过程中放电点的位置分布必须均匀。电火花放电产生的气泡及加工屑是影响放电点分布均匀性的关键因素。为此,首先通过计算流体动力学软件Fluent对气泡的运动规律进行了仿真分析,然后通过高速摄像机拍摄透明电极下气泡的运动规律验证仿真的可靠性。结果表明气泡在间隙内的运动经过了膨胀、收缩及破裂的过程。通过试验对脉冲放电产生的加工屑颗粒的直径分布及数量进行了研究,并对加工屑在放电瞬间的抛撒机理做出了合理的假设,建立了电火花加工过程中放电间隙流场的气液固混合相三维模型,仿真分析了气泡运动对加工屑运动的影响规律。研究发现加工屑在气泡内部时,由于空气对加工屑的阻力小于工作液对气泡膨胀的阻力,加工屑快速向气泡的边界靠近。而当加工屑穿透气泡的边界进入工作液中后其速度迅速降低,且随着气泡的收缩逐渐靠近放电发生的位置。因此可以通过改变脉冲间隔实现控制气泡的大小及加工屑的分布,从而可以有效避免集中放电提高放电点分布的均匀性。

关键词：钛合金 电火花加工 高速摄像机 放电产物 放电点分布均匀性 

单位：西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室; 西安710049