电热微电火花的造型

Vinothkumar.S
机械工程系助理教授,工具与工程技术学院Villupuram Tamilnadu、印度

文摘

微电子放电加工(Micro-EDM)是一种电热非传统加工过程中,电能是用于生成电火花和材料去除主要发生由于热能的火花。然而,由于过程的复杂性,它并没有被完全理解。在这个调查有限元建模的rc电路Micro-EDM过程进行了预测MRR使用有限元分析软件ANSYS (v.12)。这个模型认为电容,电阻和电压预测工件的温度分布。执行的结果与试验研究已经证实与纯铜作为工具电极和工件符合美国钢铁协会的304不锈钢

关键字

Micro-EDM rc电路,有限元法。

介绍

micro-EDM过程在微制造最常见的一种技术。除材料主要是基于工具和工件之间的电能,没有接触力施加在工件上,增加的优点micro-EDM在微尺度产品[1]。雷竞技网页版材料去除过程中微电火花在本质上是非常随机的。它包括多种学科,如电磁学、热力学和流体力学[2]。

几乎不可能开发一个简单的和全面的理论来解释自然过程在每一个细节(3、4)。然而为了预测近似MRR和TWR micro-EDM我们需要一个简单的分析模型。这个近似将提供一个很好的指导加工过程中选择合适的工艺参数,它是有用的在这个过程中计划和控制。这项工作提出了有限元模型基于电热理论预测的MRR micro-crater生产排放的rc电路micro-EDM。开发模型预测使用电压的温度分布,充电时间,放电时间和放电能量。

一般来说,电火花加工机制为单一放电被热模拟模型。DiBitonto等。[5]发达点热源模型在工件表面呈现的火花。Patel et al。[6]的工作,等离子体的放电功率作为热源之间的等离子体和阳极界面。柱形等离子体与变质量模型是由Eubank et al。[7]对创造的火花放电在液体介质。Kansal研究[8]的二维轴对称模型为粉混合介质使用有限元方法了。开发模型预测第一个工件电极中的温度分布,然后利用ANSYS软件的MRR估计温度资料。理论研究结果发现符合实验结果。Das et al。[9]建立了一个有限元模型的星星之火使用放电功率作为边界条件。在他们的调查,变形软件被用来解决温度分布问题。亚达夫等。[10]调查热压力出现在工件表面上的火花。 Van Dijck and Snoeys [11] also studied the workpiece temperature distribution in EDM by using a transient thermal model on workpiece surface. Kumar [12] investigated the thermal strains and micro cracks on workpiece surface by using heat transfer by conduction. Heat losses by radiation and other forms are neglected. The energy received by the workpiece is assumed to be 17 to 20% of the discharge channel energy. Some experimental findings are compared with the theoretical ones and closer results are observed.

在大多数发表的星星之火thermo-mathematical建模研究,作者开发了模型基于晶体管脉冲发生器micro-EDM机器参数。在这个调查有限元建模是开发RC电路脉冲发生器Micro-EDM加工和阻力的影响,放电时间和放电能量MRR理论上的研究,用实验结果验证。

电热微电火花的造型

本文分析方法基于一种电热材料去除机制开发模型用于阳极侵蚀。二维传热材料受到一个圆盘表面热源作为模型发展的基础。将建立经验方程近似边界条件确定阳极的热流。

在这项研究中,由于复杂的自然电火花加工的材料去除过程以下假设

1。环境温度是室温。

2。工件材料各向同性和均匀。

3所示。只有一个发生火花放电的能量输入。

4所示。电极表面传热是由于传导和对流

5。辐射和对流热损失可以忽略不计。

6。二维传热。

7所示。高斯热流由热通量相等的简化。

8。冲洗效率被认为是100%。

9。一个常数的放电能量电极。

在轴对称热传导模型的控制方程给出了方程(1)

ƞ能源部分工件,V是放电电压、电容C。能量接收的工件被假定为17 - 20%的放电通道能量[12]。

发达微电火花加工的有限元分析模型

解决方案的开发模型micro-EDM过程的商业使用ANSYS 12.0软件。

从图2很明显,绿色区域的温度范围比符合美国钢铁协会的304不锈钢材料的熔化温度。因此,当电介质刷新,上述材料在该地区的熔化温度将被删除。这形成了火山口,因此材料去除是发生在微电火花加工的过程。火山口的半径测量从中心节点到节点编号为251。因此坑半径计算出所有能量。

材料去除体积对单个和多个放电

从图2同样清楚的是,熔料是半球体的形状。熔坑可以认为是半球形与半径r自然形成单脉冲或火花。因此材料去除体积星星之火可以表示为

实验分析

验证模型,它是运行选择的参数值和获得的结果随后而获得的实验数据。首先,我们看一下实验。

实验分析的微型电火花加工进行了使用符合美国钢铁协会的304不锈钢工件和铜作为多用途工具电极微机器。机器的规格表2中给出。

从表3很明显,MRR放电能量的增加而增加。但在放电能量120年乔丹110年观察到的MRR相对小于MRR乔丹。发生这种情况是因为短路放电能量更高。

模型验证

MRR值计算的基础上,材料去除的融化和蒸发分别通过使用ANSYS软件有限元建模与实验获得的值。图3显示了结果。

模拟MRR值高于实验。主要原因是模拟MRR值只是计算了考虑熔融材料从表面的脉冲持续时间,但在实际过程中熔融材料沉积铸层的一部分。另一个原因是短路时间不是考虑的造型。从图3很明显,密切关注实际过程模型的放电能量100 mJ。更高的能级模型偏离,因为材料进入过程的非线性性质,但该模型只考虑线性材料属性。

结论

micro-EDM过程,阳极腐蚀模型提出了抓住了占主导地位的生理效应。模型可以用来发现工件的温度变化以及评估在不同加工条件下材料的去除率。这可以作为一种有用的方法来设置加工参数和实现所需的准确度和精密度在RC电路micro-EDM组件的生产。

引用

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