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1、,电火花线切割液研究进展,杨鹏，宋昌清,机制112 唐金,摘 要,介绍线切割液的分类、组成和线切割液合成的研究成果，简述了国内外已建立的线切割液理论模型。分析线切割液发展趋势，阐述线切割液理论研究的意义，并预测随着特种加工的快速发展和人们对环境要求的提高，线切割液的理论研究必将给特种加工液的合成带来方便。,关键词,电火花线切割液; 研究现状; 发展趋势,线切割液是电火花线切割 (WEDM) 加工中的冷却液体，其性能的好坏对加工效果起至关重要的影响。好的线切割液要有一定的电介强度、去游离、灭弧、防止断丝和使用寿命长、安全无毒等特点，可使切割加工获得理想的加工光洁度和加工效率，并能延长机床的使用寿
2、命。近年来线切割液的使用量快速增长，单线切割用乳化液年消耗量已超过 1 万吨。但是国内普遍使用的线切割液从切割效率上讲效率较低，低速走丝电火花线切割 (WEDM- LS) 一次切割最高效率已达 500 mm2/min，实用一次切割最高效率为150 mm2/min 左右 1 ，而我国独有的高速走丝电火花线切割 (WEDM- HS) 自 20 世纪 80 年代以来实用一次切割最高效率仍长期徘徊在 60 80 mm2/min; 从环保角度讲，目前使用的主流切割液难处理，对我国环境造成很大危害，我国废水排放的标准是 COD(化学需氧量) 不大于 100 mg/L，而废乳化液 COD 高达几万甚至几十万
3、毫克/升。随着环境立法的不断 加强，合成具有高切割效率和低污染的切割液已成为 企业和社会的迫切需求。,线切割液的分类和研究状况,电火花线切割液分类,线切割液组成成分的研究,线切割液一般由分散剂、爆炸剂、防锈剂等组成。,分散剂是促使颗粒均匀分散于介质中，形成稳定 悬浮体的药剂。早期的油性产品的分散剂主要有三乙 基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍 生物、聚丙烯酰胺等。现在水性切割液分散物质多为 水溶性有机化物，如聚乙二醇、聚乙烯醇、聚羧酸类 分散剂、聚丙烯酸钠、膦酰基羧酸共聚物等，而其中 以聚乙二醇、聚丙二醇、亲水性多元醇及衍生化合物 使用居多。分散剂和其他助剂同时使用，同时发挥多 种
4、性能.,为增加切割效率或切割硬质合金和较厚工件时的 爆炸力，常在乳化液中添加爆炸剂。爆炸剂的加入有 利于放电加工中爆炸能量的增加和排屑，并且可以用 较小的电流切割较厚的工件，其是提高切割效率的重 要手段之一，目前应用较多的爆炸剂是水溶性聚合 物、松香和各种糖类有机物。但加入量一般控制在工 作液总量的 10% 以内，太多后会引起断丝频率增加 和加工表面电蚀产物黏结等问题。滕向阳4 在去离子 水和三乙醇胺组成的工作液中，按质量比逐步添加松 香，在保证机床及其他工艺参数不变的前提下，观察 松香含量对加工效率及表面粗糙度的影响，证明了增 加松香的含量，可以提高加工效率和改善表面粗糙度。,爆炸剂,水性切
5、割液会增加机床和工件的腐蚀，防锈剂的 加入可有效减缓腐蚀效果。水溶性防锈剂大多是电解 质，电解质的高导电性严重影响介电性能和放电效 果，所以筛选出具有合适电性能的水溶性防锈剂是关 键技术问题。目前使用的水性防锈剂有硼胺类和羧酸 胺类，如单乙醇胺、二异丙醇胺、硼酸混合物、硼酸 酯及羧酸和胺盐混合物等，不使用 NaNO2、铬酸盐、 磷酸盐等系列防锈剂，主要以羧酸酯、酰胺及有机硼 等多种添加剂进行复配而成。方建华等5 采用硼氮化 改性菜籽油作润滑添加剂，三乙醇胺和无机硼酸盐作 为防锈剂、柠檬酸三钠作光亮剂合成水性切割液。,防锈剂,线切割理论研究,国内外学者从机械力学、流体分子动力学等方向 对切割加工
6、中线锯振动和切割液流动压力等进行了研 究，并且建立了分子动力学仿真模型。S Keith Har- grove 等8 采用有限元法建立了切割低碳钢 AISI4340 的切割参数对工件温度层厚度和温度分布计算的模 型，对线切割液的合成有导向意义。Probir Saha 等 9 采用二阶多变量回归模型和前馈 BP 神经网络模型输 入相关工艺参数，从神经网络模型预测的切割速率和 表面粗糙度整体平均误差为 3. 29%，多变量回归模 型得出的为整体平均预测误差 6. 02%，这两种模式 已被用于研究切割速度和表面粗糙度。N Tosun 等 10 实验了在不同脉宽、开路电压、线速度和流体介质压 力的条件下
7、工件表面粗糙度的变化，建立幂函数模 型，并对影响工件表面粗糙度的加工参数的重要程度 进行了方差分析。,线切割液的发展趋势,线切割液的应用伴随着线切割的发展，线切割除 在导电材料 (如金属) 加工上应用较广外，还用于 工程陶瓷回转表面的放电加工 16 、硅晶片切割17 18 等领域。但是线切割的发展离不开高效切割液的开发 和对切割液传统种类的突破。使用复合工作液和采用 新的介质成为打破技术颈瓶成为的一种新方法。复合 工作液 (或微乳化液) 是指介于乳化液和水基合成 液之间的新型工作介质，其既具有乳化液的润滑性， 又有水基合成液的清洗性。切割液传统种类的突破可 以解决液体介质的一些问题，新的切割介质可指气流 或在切割液中加入细砂等。刘志东 19 提出通过增加 运丝、高压喷液和采用复合工作液等方式解决线切割 中断丝、低效率和切割效果差等问题。哈尔滨理工大 学机械动力学院王彤等人 20 在分析压缩气体条件下 电火花加工机理的基础上，提出一种气中电火花线切 割加工的新工艺，突破了线切割液以液体为主的观 点。从线切割应用领域发展的趋势看，切割液的发展 要向高效、特种化、无害化方向发展，这就要求在传 统观念和线切割液理论研究上有突破,