基于复合抛出力的电火花加工材料抛出过程仿真研究

来源：计算机集成制造系统杂志2026年第4期北京时间：

作者：曲嘉伟, 刘宇, 刘国鹏, 张诗奇, 王紫光, 戚嘉亮, 沙智华

单位：1.大连交通大学机械工程学院2.大连豪森软件有限公司

摘要：电火花加工中材料抛出过程短暂、剧烈且涉及多种抛出力复杂的相互作用,导致材料抛出机理仍不清楚。在电火花加工材料抛出过程中,热爆炸力与蒸汽炬力被视为主要抛出力,本文通过水下爆炸理论与蒸汽炬冲击理论,结合电火花放电参数与放电总能量的对应关系,建立电火花材料抛出过程热爆炸力、蒸汽炬力对流场影响的数学模型,从而建立热爆炸力与蒸汽炬力单独与复合作用的抛出仿真模型,分析了两种抛出力的作用时期及作用形式,揭示不同抛出力对电火花加工材料抛出过程的影响机制。采用高速摄影机观测单脉冲电火花加工微观抛出过程,并对加工后的电蚀凹坑进行形貌及元素分析。结果表明,在复合抛出力作用下,热爆炸力主要作用在材料抛出初期阶段(放电脉宽的前33%),电蚀凹坑侧壁表面形貌较为粗糙,存在大量凸起特征;蒸汽炬力作用在材料抛出过程的中后期(放电脉宽的后67%),电蚀凹坑底部表面形貌较为平整。在抛出过程中最大抛出速度为998  m/s,最大抛出压力为52 MPa,仿真与试验所得凹坑轮廓半径方向尺寸误差为8.2%,深度方向尺寸误差为5.1%。

关键词：电火花加工,热爆炸力,蒸汽炬力,材料抛出机制,放电过程高速摄影

基金资助：国家自然科学基金资助项目(51875074);辽宁省“兴辽英才计划”资助项目(XLYC2203059)。