高頻窄脈沖電解加工葉片的多場耦合仿真研究*

江 偉，張 曄，陳遠龍，于富冬，葉海艦

（合肥工業大學機械與汽車工程學院，合肥 230009）

高頻窄脈沖電解加工利用電解加工基本原理。外界提供的高頻窄脈沖電流，在脈寬供給電流時，為加工間隙提供電場，陰極工具和陽極工件之間的加工間隙內發生復雜的電化學溶解反應，伴有陽極材料的溶解蝕除以及陰極表面氣泡的溢出，僅在極短的時間內，高頻窄脈沖電流轉為脈間，電場移除，電化學溶解反應立即停止[1]。流動的電解液將加工間隙內的溶解產物和析出的氣泡迅速沖刷干凈，保證加工間隙內迅速恢復到穩定狀態。開始下一個脈沖周期的電解加工，工具陰極相對工件陽極的持續進給，確保加工間隙穩定，陽極工件材料被不斷地溶解蝕除，直至將陽極工件加工和陰極工具型面類似的形狀成型[2-4]。因此利用數值模擬[5]研究高頻窄脈沖電解加工加工間隙內各工藝參數的變化，選取優越的工藝參數作為加工試驗的參考，有著重要的工程實際意義[6-7]。本文基于傳統的單一物理場電解加工基礎，提出多物理場耦合技術，進一步研究實際加工過程中電場、流場和電化學場之間的相互作用，為工程實際加工提供合適的工藝參數。

1 理論背景

1.1 電解加工基礎理論

高頻窄脈沖電流電解加工是周期性循環的溶解過程，陽極材料發生電化學溶解反應。與傳統的直流電解加工截然不同，直流電解加工外界提供的電流是穩定不變的。高頻窄脈沖電流電解加工的意義在于電解加工反應是周期性循環電化學溶解反應[8]。……