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非磁性材料磁性場輔助微細電火花加工的基礎研究
微放電加工(u-EDM)是一種獨特的加工方法，能夠從材料中去除亞晶粒尺寸范圍(0.1-10um)的材料，而不論其硬度。這一過程在小型化產品的制造中是有價值的，因為工業對越來越硬的材料的需求已經達到了傳統微加工技術的限制。然而，目前的材料回收率(MRR)為u-EDU范圍從0.6-6.0mm3/h，這遠低于工業可行性所需的10-15 mm3/h的比較低水平。以前開發了許多技術來彌補這一差距;然而，這些技術要么沒有達到行業目標，要么都是為特定目的而開發的材料，限制了***的工業應用。這項研究旨在開發一種用于在μ-EDM中注入MRR，可應用于任何材料，具有非磁性材料。
為了解決這個問題，已經開發了兩種方法，一種是通過使用磁場來改變放電等離子體通道，以影響等離子體約束和/或等離子體穩定性，另一種是為了改善u-EDU過程中的材料去除機制。使用的在熔體中引起的洛倫茨摩擦。在非磁性5級鈦工件上進行了單放電實驗，研究了材料去除的機理，并評價了這兩種方法的有效性。放電坑面積分析、高速成像、熔池體積分析、侵蝕效率、等離子體溫度、電子密度和碎片場特征被用作響應度量，用這些技術應用來量化和解釋過程力學的變化。
高速成像：
基于先前討論的等離子體約束和穩定性研究，確定u-EDU放電等離子體的光學觀測可能有助于揭示等離子體放電尺寸的變化，表明可能的約束，或放電等離子體均勻性的改善，表明增強的等離子體穩定性。因此，利用PCO的兩臺高速取景相機(元奧儀器的PCO.dicam型號)的組合，收集了多項試驗的高速成像數據，該相機的組合能力為每秒700萬幀。在放電期間收集的每張圖像能夠相隔140ns，每放電產生大約10張圖像。圖示出了直徑為100um的電極在聚焦后通過顯微鏡長工作距離目標物的示例捕獲的圖像級數。
空氣中u-EDM放電的高速成像示例：
使用自定義圖像閾值算法處理相機輸出的灰度圖像，以隔離圖像中包含等離子的區域。一旦識別出該區域，根據強度值對圖像進行著色藍色對應于來自等離子體的低光強度，紅色對應于來自該等離子體內的高光強度。這對于直觀地確定等離子體的中心和等離子體的膨脹是有用的。使用在聚焦過程中收集的電極圖像，將彩色等離子體圖像疊加到電極圖像上。
本研究的重點是磁場與u-EDM放電過程的相互作用，以確定其對工藝力學的影響。這項工作是在使用鎢絲電極對五級鈦合金進行單點火花放電的情況下完成的。只有去離子水被用作電介質。磁場首先由永磁體產生，用于概念驗證實驗，然后在***測試中由電磁體產生。
德國PCO公司pco.dicam相機，具備高分辨率、高感光度、快速幀重復率、精確捕捉超快速過程的優點，將可實現高效的單光子檢測，為實驗提供強而有力的圖像數據支持。
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