微型电火花加工中小工位气泡的成因

（论文部分内容摘抄）

本文研究了气蚀过程中气泡的形成和传播机理，气泡的大小和膨胀决定了等离子体基体压力的时变，从而决定了电极材料表面的熔化和沸腾条件。利用不同的记录系统，分析了纳秒量级的膨胀阶段以及长脉冲序列的影响。目前开发的模型不考虑等离子体通道。考虑到等离子体通道的形成，气泡的传播变得畸形和不对称，导致了火山口结构的强烈变化。

关于火花侵蚀，众所周知，尽管电极之间的距离小于20 um，但等离子体通道仍然会移动。研究表明，在连续加工过程中，可以区分跳跃和分裂成几个等离子体通道。这种不同的通道结构导致工作流体的蒸发不同。因此，产生的气泡形态导致等离子体通道基底的非均匀上升。

为了模拟阴极和阳极上的热效应区，等离子体通道被认为是圆柱对称的热源，在点火后沿径向扩展，而不改变初始坐标。本文的目标是找出气体泡对等离子体通道结构的影响以及气体泡的大小和运动对脉冲参数的依赖性。

高速成像摄像机(元奥仪器PCO相机)图像

它允许的曝光持续时间为5纳秒至100纳秒，进行相位分析的目的。此外，几何分辨率为1.2um/像素。在右图中的第一个图像中，我们可以看到气泡只比等离子体通道的光斑和等离子-气体界面大不了多少。这种高辐射是由选定的脉冲参数（电流脉冲幅值40A和脉冲）持续时间为50us）。高光和欧氏加热是PCO图像中出现漫射光点的原因。1000ns、2000ns和3000ns之后的图像表明，由于工作流体的导电率高于普通介质，气泡的膨胀率非常高。通过25 ns的短曝光时间和高强度的光斑，我们可以看到气泡的良好结构。

用CLSM对跳跃等离子通道基座的陨石坑进行分析。对陨石坑结构和电压、电流曲线的记录为等离子体基座的移动提供了机会。在图3中，我们看到了两个陨石坑，这是两个串联放电（功率图）和第二个等离子体通道的基座跳跃的结果。电压崩溃非常小，因此气体泡的形成不足，与不间断的气体泡不同。

如果待加工的结构远远小于放电通道（等离子体通道和气体气泡），则气体气泡的形成和传播具有特殊的相关性。在单个放电的帮助下，它变得可见，这是气体气泡的基本起源。气泡的形成要考虑工作流体的物理和化学特性。此外，气泡结构由脉冲参数确定，特别是停顿持续时间，因为它决定了前一个气泡调制塌陷的时间。用足够高的脉冲能量分解烃，达到比去离子水更高的分解水平。关于微细电火花加工的参数，如果使用临界电流密度，则气体体积同样大。通过劈裂或跳底也可减少气泡尺寸，但这种可能性很难被利用，因此只能作为附带效果使用。

研究表明，通过正确选择工艺能量源和脉冲参数的控制范围，可以调整气体气泡的大小，以适应微加工。在气体气泡的大小和膨胀与塌陷的间隙清除力之间必须找到折衷。

德国Excelitas PCO公司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。

广州市元奥仪器有限公司作为德国Excelitas PCO公司高速摄像机在中国的核心代理商，为客户提供各种高速成像系统解决方案，如对相关产品感到兴趣，欢迎随时联系交流，公司网址：www.gzyaco.com、电话：400-860-2677。