1、電火花線切割液研究進展教學(xué)講義 摘摘 要要 介紹線切割液的分類、組成和線切割液合成的研究成果，簡述了國內(nèi)外已建立的線切割液理論模型。分析線切割液發(fā)展趨勢，闡述線切割液理論研究的意義，并預(yù)測隨著特種加工的快速發(fā)展和人們對環(huán)境要求的提高，線切割液的理論研究必將給特種加工液的合成帶來方便。 關(guān)鍵詞電火花線切割液; 研究現(xiàn)狀; 發(fā)展趨勢 線切割液是電火花線切割 (WEDM) 加工中的冷卻液體，其性能的好壞對加工效果起至關(guān)重要的影響。好的線切割液要有一定的電介強度、去游離、滅弧、防止斷絲和使用壽命長、安全無毒等特點，可使切割加工獲得理想的加工光潔度和加工效率，并能延長機床的使用壽命。近年來線切割液的使用

2、量快速增長，單線切割用乳化液年消耗量已超過 1 萬噸。但是國內(nèi)普遍使用的線切割液從切割效率上講效率較低，低速走絲電火花線切割 (WEDM- LS) 一次切割最高效率已達 500 mm2/min，實用一次切割最高效率為150 mm2/min 左右1 ，而我國獨有的高速走絲電火花線切割 (WEDM- HS) 自 20 世紀 80 年代以來實用一次切割最高效率仍長期徘徊在 60 80 mm2/min; 從環(huán)保角度講，目前使用的主流切割液難處理，對我國環(huán)境造成很大危害，我國廢水排放的標準是 COD(化學(xué)需氧量) 不大于 100 mg/L，而廢乳化液 COD高達幾萬甚至幾十萬毫克/升。隨著環(huán)境立法的不斷

3、加強，合成具有高切割效率和低污染的切割液已成為企業(yè)和社會的迫切需求。線切割液的分類和研究狀況電火花線切割液分類 線切割液組成成分的研究 線切割液一般由分散劑、爆炸劑、防銹劑等組成。 分散劑是促使顆粒均勻分散于介質(zhì)中，形成穩(wěn)定懸浮體的藥劑。早期的油性產(chǎn)品的分散劑主要有三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、纖維素衍生物、聚丙烯酰胺等。現(xiàn)在水性切割液分散物質(zhì)多為水溶性有機化物，如聚乙二醇、聚乙烯醇、聚羧酸類分散劑、聚丙烯酸鈉、膦酰基羧酸共聚物等，而其中以聚乙二醇、聚丙二醇、親水性多元醇及衍生化合物使用居多。分散劑和其他助劑同時使用，同時發(fā)揮多種性能. 為增加切割效率或切割硬質(zhì)合金和較厚工件時的爆

4、炸力，常在乳化液中添加爆炸劑。爆炸劑的加入有利于放電加工中爆炸能量的增加和排屑，并且可以用較小的電流切割較厚的工件，其是提高切割效率的重要手段之一，目前應(yīng)用較多的爆炸劑是水溶性聚合物、松香和各種糖類有機物。但加入量一般控制在工作液總量的 10% 以內(nèi)，太多后會引起斷絲頻率增加和加工表面電蝕產(chǎn)物黏結(jié)等問題。滕向陽4 在去離子水和三乙醇胺組成的工作液中，按質(zhì)量比逐步添加松香，在保證機床及其他工藝參數(shù)不變的前提下，觀察松香含量對加工效率及表面粗糙度的影響，證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。爆炸劑水性切割液會增加機床和工件的腐蝕，防銹劑的加入可有效減緩腐蝕效果。水溶性防銹劑大多是

5、電解質(zhì)，電解質(zhì)的高導(dǎo)電性嚴重影響介電性能和放電效果，所以篩選出具有合適電性能的水溶性防銹劑是關(guān)鍵技術(shù)問題。目前使用的水性防銹劑有硼胺類和羧酸胺類，如單乙醇胺、二異丙醇胺、硼酸混合物、硼酸酯及羧酸和胺鹽混合物等，不使用 NaNO2、鉻酸鹽、磷酸鹽等系列防銹劑，主要以羧酸酯、酰胺及有機硼等多種添加劑進行復(fù)配而成。方建華等5 采用硼氮化改性菜籽油作潤滑添加劑，三乙醇胺和無機硼酸鹽作為防銹劑、檸檬酸三鈉作光亮劑合成水性切割液。防銹劑線切割理論研究線切割理論研究 國內(nèi)外學(xué)者從機械力學(xué)、流體分子動力學(xué)等方向?qū)η懈罴庸ぶ芯€鋸振動和切割液流動壓力等進行了研究，并且建立了分子動力學(xué)仿真模型。S Keith Ha

6、r-grove 等8 采用有限元法建立了切割低碳鋼 AISI4340的切割參數(shù)對工件溫度層厚度和溫度分布計算的模型，對線切割液的合成有導(dǎo)向意義。Probir Saha 等9 采用二階多變量回歸模型和前饋 BP 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型輸入相關(guān)工藝參數(shù)，從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型預(yù)測的切割速率和表面粗糙度整體平均誤差為 3. 29%，多變量回歸模型得出的為整體平均預(yù)測誤差 6. 02%，這兩種模式已被用于研究切割速度和表面粗糙度。N Tosun 等10 實驗了在不同脈寬、開路電壓、線速度和流體介質(zhì)壓力的條件下工件表面粗糙度的變化，建立冪函數(shù)模型，并對影響工件表面粗糙度的加工參數(shù)的重要程度進行了方差分析。線切割液的應(yīng)用伴

7、隨著線切割的發(fā)展，線切割除在導(dǎo)電材料 (如金屬) 加工上應(yīng)用較廣外，還用于工程陶瓷回轉(zhuǎn)表面的放電加工16 、硅晶片切割17 18 等領(lǐng)域。但是線切割的發(fā)展離不開高效切割液的開發(fā)和對切割液傳統(tǒng)種類的突破。使用復(fù)合工作液和采用新的介質(zhì)成為打破技術(shù)頸瓶成為的一種新方法。復(fù)合工作液 (或微乳化液) 是指介于乳化液和水基合成液之間的新型工作介質(zhì)，其既具有乳化液的潤滑性，又有水基合成液的清洗性。切割液傳統(tǒng)種類的突破可以解決液體介質(zhì)的一些問題，新的切割介質(zhì)可指氣流或在切割液中加入細砂等。劉志東19 提出通過增加運絲、高壓噴液和采用復(fù)合工作液等方式解決線切割中斷絲、低效率和切割效果差等問題。哈爾濱理工大學(xué)機械動力學(xué)院王彤等人20 在分析壓縮氣體條件下電火花加工機理