粉末混合放電加工的特性

在粉末混合材料放電加工中，導電、半導電或磨蝕性粉末顆粒或粉末被添加到介電流體中，目的是在提高性能的同時改變加工表面。粉末顆粒通常被靶向沉積在加工表面上。添加導電粉末可顯著提高介電流體的導電水平。此外，由于介電流體的絕緣強度較低，火花間隙也會增加。因此，碎屑可以很容易地從火花間隙中沖走，從而獲得更好的工件表面光潔度。

上圖顯示了本研究期間考慮的各種火花機加工工藝中不同粉末的使用。

比較了通過傳統 火花機 和粉末混合 火花機工藝獲得的 SiCp/Al 復合材料的加工表面，如圖 下圖所示。

在粉末混合 放電加工 過程中，鋁粉與煤油介電流體混合。常規電火花加工和粉末混合電火花的平均表面粗糙度值分別為 0.834 μm 和 0.571 μm。粉末混合 EDMed 表面中 Al 和 Si 的百分比較高。鋁粉增加了工作流體的導電性，從而導致火花間隙增加。

在粉末混合電介質存在下，工作流體很容易分解，并且在恒定電流和脈沖寬度下放電時間增加。因此，在粉末混合 火花機加工過程中，硅百分比增加。粉末混合放電表面的表面粗糙度比傳統 放電獲得的加工表面低 31.5%。傳統的 EDMed 表面由更多的裂紋和孔組成，因為這個過程涉及更高的放電能量和短路。傳統火花機加工過程中的電極間電容效應導致凹坑分布不規則和較大形狀。另一方面，粉末混合的 放電 產生了更光滑的表面，缺陷更少。微裂紋的形成在很大程度上取決于 放電機加工過程中使用的放電能量和間隙處的有效放電能量水平。由于粉末混合放電機加工工藝中涉及的有效放電能量較低，因此粉末混合 EDM 表面的裂紋數量較少。與傳統的 EDM 工藝相比，粉末混合 EDM 的表面顯微硬度高 40%。

Pecas 和 Henriques  研究了硅粉與介電流體混合對 AISI H13 鋼表面改性的有效性（如圖 下圖所示）。

他們發現，與傳統的放電機加工工藝相比，粉末混合 放電機加工工藝的表面質量得到了顯著提高。此外，電介質中粉末的存在會在工件表面形成較小的凹坑，這在產生更光滑的表面方面起著至關重要的作用。他們還從進一步的研究中發現，由于可以從加工表面去除不規則的凹坑，因此可以隨著拋光時間的增加而提高表面光潔度。

Yih-fong 和 Fu-chen 使用粉末混合放電機加工了 SKD 11 鋼的表面，發現粉末顆粒的大小在決定表面質量方面起著重要作用。表面的粗糙度更多地取決于粉末的粒度，而不是粉末濃度。在使用的粉末中，鋁粉因其優異的電性能和熱性能而被發現是降低表面粗糙度的最佳方法。此外，他們發現當粉末被引入電介質中時，重鑄層的厚度會減少。新形成的重鑄層厚度隨 Al 粉末濃度的變化如圖 下圖所示。

顆粒大小是決定重鑄層厚度的重要因素。重鑄層厚度隨著粒徑的減小而增加。鋁粉產生最薄的重鑄層，而銅粉產生最厚的重鑄層。

Al-Amin等通過在礦物油電介質中引入多種添加劑來加工316L鋼表面。加入濃度為 0.5 g/L 的碳納米管 （CNT） 粉末和羥基磷灰石粉末 （HAp），并使用純 Ti 作為切削工具電極。當 CNT 粉末與 HA 粉末一起引入時，重鑄層厚度從 15.29 μm 減少到 12.4 μm。此外，使用 CNT 粉末混合電介質后，表面粗糙度從 4.08 μm 顯著降低到 3.16 μm。

除了粉末粒度外，粉末材料對粉末混合 EDM 的性能也有很大影響。Rajesh等研究了PMEDM加工后AISI 304鋼的表面。以 MoS₂ 的粒徑 （40 μm 和 90 nm） 和占空比 （2、6、10） 為輸入參數。采用超聲波振動以更好地沖洗，而峰值電流、放電持續時間、間隙電壓和粉末濃度等參數在整個實驗過程中保持不變。結果發現，當粉末粒徑為90 nm、占空比較低時，MoS₂沉積在機加工的AISI 304鋼表面上，重鑄的較低厚度為14.02 μm。在恒定的占空比下，在 40 μm 粒徑處觀察到較深的凹坑，在 90 nm 粒徑處觀察到較淺的凹坑。Singh等研究了石墨粉混合介電液，以優化高溫合金Super Co 605的表面硬度和表面光潔度。他們使用圓柱形石墨片作為電極。使用了改進的介電流體流動系統，使導電石墨粉不會污染整個介電 EDM 油。隨著碳百分比的增加，大量粉末沉積在新形成的表面上。此外，在粉末混合 EDM 的情況下，表面粗糙度降低，縮孔形成減少。Sharma等報道，粉末添加劑的熔點對表面粗糙度有影響。他們使用鋯和錳粉末混合的介電流體，發現鋯粉末導致較低的表面粗糙度 （SR）。

錳粉的熔點較低，因此具有較高的蒸發速率。因此，錳在加工表面上的沉積較低。

Hosni 和 Lajis 使用帶有電介質的鉻粉來加工 AISI D2 硬化鋼的表面。鉻粉的使用導致重鑄層厚度急劇減少。當使用納米鉻粉末代替微鉻粉末時，重鑄層厚度進一步減小，表明納米級粉末在粉末混合 放電機加工中的有效性。

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