非金属材料的磁场辅助微加工基础研究

（论文部分内容摘抄）

微型电火花加工(u-EDM)是一种独特的加工方法，能够去除亚晶粒尺寸范围(0.1-10um)的材料，无论其硬度。这一过程在小型化产品的制造中是有价值的，因为工业对越来越硬的材料的需求已经达到了传统微加工技术的限制。然而，目前的材料回收率(uRR)为u-gDu范围从0.6-6.0mm3/h，这远低于工业可行性所需的10-15 mm3/h的比较低水平。以前已经开发了许多技术来弥补这一差距;然而，这些技术要么没有达到工业目标，要么都是针对特定材料开发的，限制了工业用途。本研究旨在开发一种能在u-εDu中导入uRR的技术，该技术可以应用于任何材料，并具有一个特定的功能。非磁性材料。

为了解决这个问题，已经开发了两种方法，一种是通过使用磁场来改变放电等离子体通道，以影响等离子体约束和/或等离子体稳定性，另一种是为了改善u-εDu过程中的材料去除机制。使用of在熔体中引起的洛伦茨摩擦。对5级非磁性钛工件进行了单放电实验，研究了材料去除的机理，并对两种方法的有效性进行了评价。喷射坑面积分析、高速成像、熔池体积分析、侵蚀效率、等离子体温度、电子密度和碎片场表征被用作响应度量，以量化和解释这些技术的应用对工艺力学的影响。

通过将洛伦兹力作用在指向工件表面的方向上，材料去除量增加了近50%。此外，观察到侵蚀效率增加了54%以上。等离子体温度不受影响，电子密度随着洛伦兹力的增加略有降低。在洛伦兹力的作用下，熔池周围碎屑的分布距离放电中心更远。综上所述，这些事实有力地表明，洛伦兹力过程产生的机械效应有助于增加材料去除量。洛伦兹力的应用被发现是负面冲击刀具磨损。

提议施加指向熔池的外部洛伦兹力会增加等离子体通道对熔池产生的现有力，从而提高MRR，这是用于将熔融材料从放电坑中喷出的材料去除机制的组成部分。还将研究通过将洛伦兹力从熔池向外引导来提高MRR的可能性，以辅助影响液滴与熔池分离的内部产生的洛伦兹力。

图为德国 Excelitas PCO 公司的pco.dimax高速相机拍摄成像的画面。

这个目标本论文旨在开发一种磁场辅助u-εDu无论工件的磁性能如何都可以提高MRR。通过对非磁性工件材料上单点火花放电的基本研究分析了实现目标的两种方法。开发的项技术旨在通过使用磁场改变放电等离子体通道，以影响等离子体内的限制和/或等离子稳定性。开发的第二项技术旨在通过使用u-gDu工艺改进材料去除机制。of在熔体中引起的洛伦茨摩擦。

他说这项研究是为了通过磁场与u-εDu放电过程的相互作用来确定对过程力学的影响。这项工作是在使用钨丝电极对5级钛合金进行单火花放电的情况下完成的。只有去离子水被用作电介质。磁场首先由永磁体产生，用于概念验证实验，然后在测试中由电磁体产生。

德国 Excelitas PCO 公司的pco.dimax高速相机，具备高分辨率、高感光度、高帧率的优点，将高速实验过程完美记录，为实验提供强而有力的图像数据支持。

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