为减少短电弧铣削加工中火花放电及短路现象,保证电弧放电状态稳定,通过离子放电通道扩张规律、能量守恒定律推导电弧放电的伏安变化规律,将电弧放电波形分为3个特征阶段,作为电弧放电状态的判断依据,并通过放电波形验证理论的准确性。同时结合电弧断弧机制,建立机械断弧的几何模型,计算单脉冲电弧的持续时间,分析了电极转速对放电的影响;通过实验获取不同电弧持续时间下的微观形貌及电压电流波形,结果表明:电弧持续时间维持在0.5 ms时,加工质量较好,电弧放电稳定性高。研究结果为保证电弧加工过程中放电稳定性提供理论基础。

以镍基合金GH4169为研究对象,开展了短电弧铣削过程的数值模拟研究。通过选用合适的高斯面热源、体热源以及热边界条件,建立了GH4169镍基合金短电弧加工温度场的数学模型,得到了短电弧铣削过程熔池形成、温度等值线及温度场分布规律。由温度等值线确定了短电弧放电通道与基体材料形成的3个区域（气化区、熔融凝固区、热影响区）。同时,在相同工艺参数下进行短电弧铣削工艺试验,利用红外热成像仪监测整个加工过程。通过FLIR R＆D Software处理热成像仪监测数据,并获取三节点的热循环曲线,其温度变化趋势与仿真结果吻合较好,由温度成像云图观测放电通道与基体形成的各区域范围与温度等值线基本吻合,验证了所建立模型的正确性,为短电弧铣削加工过程中去除特性、表面质量、微观形貌等基础问题提供理论依据。