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电火花加工技术的新突破和应用

10纳米的加工精度,一键完成镍钛高温合金加工,电火花技术正突破传统制造的极限,悄然改变着航空航天和医疗器械领域的制造格局。在我国航空航天领域,一些采用镍基高温合金制造的发动机部件正在通过电火花加工技术实现精密加工,这些合金的熔点高达1300°C-1600°C,传统加工方法难以应对如今,电火花自适应加工技术已经实现了对这些高温合金的一键加工,将加工精度提升到10纳米级别

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01 技术革新

多通道放电控制技术的实现使电火花加工达到了纳米级精度。北京建筑大学研究团队开发的智能控制模型,成功将放电精度提升到10纳米。在4小时内可完成直径30毫米工件的加工,表面粗糙度小于Ra0.1微米。电火花加工面临的高温合金难题也得到突破。通过自适应加工系统,如今能够一键加工镍、钛等高温合金材料,这些材料的熔点范围在1300°C-1600°C之间。甚至连核工业用钼钛镐合金这种熔点高达2640°C的极难加工材料,也已实现有效加工。

02 应用前沿

在航空航天领域,先进航空器复杂型孔电火花电解无重铸层高效复合加工技术取得重要进展。南京航空航天大学的研究使航空发动机关闭式叶盘等复杂结构的加工难题得到解决。医疗器械制造方面,针对316L不锈钢这种常用人体植入物材料,山东理工大学研究团队提出了羟基磷灰石混粉电火花铣削加工方式。与传统方法相比,该技术提高了材料去除率,同时降低了电极损耗率和表面粗糙度。功能性三维微结构加工技术已成功应用于卫星热管挤压模具的制造。三维微电极叠层制备工艺解决了传统加工效率低、电极损耗严重的问题,使三维微细电火花加工进入产业化应用阶段。

03 智能化升级

电火花加工正朝着智能化方向快速发展。运动轴动态特性对闭式叶盘加工的影响规律被深入研究,基于三维点云数据的叶片型面检测与定位方法得到开发。智能化工艺优化成为研究热点。上海交通大学高明昊介绍了电火花成形加工工艺的智能优化探索,哈尔滨工业大学杨晓冬教授团队则在SiC电火花放电凹坑形成过程中开展了分子动力学模拟研究。我国电火花加工机床产业亟需在电火花微细加工、高效放电加工等方面实现技术突破。智能制造与标准化建设成为行业转型升级的关键路径。

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04 安全环保

今年8月,强制性国家标准《特种加工机床 安全技术要求》 正式发布,将于2026年8月1日起实施。这项标准针对电火花加工机床的防火等安全隐患提出了具体安全要求。环保型加工介质研发取得突破性进展。中国石油大学(华东)刘永红教授团队研发出基于低粘度环保型微水滴电介质的电火花加工技术。与传统的煤油介质相比,新技术显著提升了放电波形的稳定性,能获得表面粗糙度更低的加工表面,同时减少了环境污染。随着新国标将于2026年实施,电火花加工机床行业正迎来安全与技术规范化的新阶段。国内企业如苏州电加工已经牵头参与制定行业安全标准。从医疗植入物到卫星热管模具,新型三维微电极叠层制备工艺已产生显著经济效益。2017-2019年间,相关技术实现销售收入8.45亿元,新增利润8303万元。当纳米级精度遇上环保型介质,电火花加工已不再是传统金属切削的补充,而是正在成为高端制造领域不可或缺的核心技术。