[科普中国]-短电弧加工

介绍

短电弧加工技术又称为短电弧切削加工技术，是近二十多年来在我国新疆逐步发展起来的一种电加工新技术，在大型轧辊、水泥磨辊、立磨辊、渣浆泵叶轮等修理、再制造行业中逐渐获得广泛应用。

短电弧是一种介于电火花和电弧之间的放电状态，其脉冲宽度为毫秒级，峰值电流较大（ 100- 5000A），每次放电都是电火花和短电弧混合放电。它与电火花加工中有害的稳定电弧不同，与电弧焊中的连续电弧也不同。稳定电弧由于放电点不转移，常导致烧伤工具和工件表面，无法用于生产。连续电弧只能用于熔化金属，在表面堆焊或切割下料。短电弧加工时，即使使用纯直流电源，也因为工具与工件有较大的相对运动，而能把电弧拉断，不致烧伤工具和工件表面。短电弧加工时因排屑、冷却效果良好，单个脉冲能量很大，故具有很高的加工生产率（金属去除率）。

短电弧加工的特点和使用范围短电弧加工是指在具有一定气、液比例且带压力的混合物工作介质的作用下，利用两个电极之间产生的受激发短电弧放电群组或混合有火花放电的放电群组，来蚀除金属或非金属导电材料的一种电加工方法，是一种新型的强焰流、电子流、离子流、弧流混合放电加工方法，也属于特种加工行业电加工技术范畴。

短电弧加工和电火花加工相比，既有相同之处，也有不同的地方。相同之处是均为脉冲性放电；都是在电场作用下，局部、瞬时使金属熔化和气化而遭受蚀除。不同之处是短电弧的脉冲宽度、脉冲电流、单个脉冲能量和平均能量远比电火花要大得多，因此具有很高的材料去除率，但难以获得较好的加工精度和表面粗糙度及表面质量。

短电弧加工的主要特点1）加工生产率很高，但加工精度和表面质量较差。短电弧加工的每分钟金属去除量可达900—1500g，换算成钢体积蚀除量可达每分钟去除112-187cm3，为电火花加工的最大蚀除速度5 g/min的180-300倍。但加工精度低于IT8—IT12，表面粗糙度值大于Rz200—500 μm，表面热影响层大于60-1000μm。

2）工具电极和工件间必须有较大的相对运动。相对运动的目的是拉断电弧，使之成为短电弧放电，不致使放电点集中而烧伤工具电极和工件，同时加速电蚀产物排出和冷却加工表面。一般圆片、圆盘形工具电极因直径、质量小，可用较高的转速，线速度v≥10 m/s；工件因直径、质量大，只能低速转动或移动，线速度v=0~1. 6m/s。工具电极和工件应保证相对运动速度v≥2m/s。

3）加工时工具电极和工件间必须浇注一定压力的气液混合工作介质。因为短电弧加工时平均电流很大，为1000—5000A，甚至更高，故必须采用有一定压力的风冷加水冷，来带走热量和切断短电弧放电。2

短电弧加工技术的主要使用范围短电弧加工技术主要用于高生产率加工各类水泥磨辊、立磨辊、渣浆泵叶轮、大型冷轧工作辊、高速线材辊及其他大型工件上的高强度、高硬度的难加工金属材料，如电焊、等离子堆焊后的表面金属材料。例如在对水泥磨辊、煤磨辊及其他各种钢轧辊的表面进行修复（磨辊和轧辊表面磨损后，一般都用碳弧气刨清理表面缺陷层，再用堆焊的方法对凹坑和尺寸不足的地方进行修补）后，修补表面工作层的硬度高达59-62HRC，用传统的车削、铣削很难加工，磨削则生产率太低，而短电弧加工可以高效率地对此类大型磨辊、轧辊外圆表面进行修复、再制造加工。

短电弧加工的基本工艺参数（1）极性 实践表明，工件应接电源正极，称为正极性加工。否则生产率将降低而工具相对损耗增加。

（2）工作电压 短电弧加工的工作电压一般为6-60V，当u≤12V时，为弱短电弧和电火花放电的混合状态，用于小面积、低规准的加工；当12V