1.2.Электрический разряд в жидком диэлектрике
Разряд в МЭЗ начинается с электрического пробоя МЭП. Не смотря на существование большого количества теории пробоя, среди них пока нет такой, которая объяснила бы все наблюдающиеся при ЭЭО закономерности.
Пробой рабочей среды.
Модель механизма процесса эрозии в импульсном разряде
С ростом напряжения U на электродах увеличивается напряженность Е электрического поля Е=U/L. В результате, частицы, взвешенные в рабочей жидкости, втягиваются под действием электрического поля в области наибольшей напряженности. Это состояние межэлектродного промежутка, на котором напряженность электрического поля достигнет определенной величины происходит ионизация рабочей жидкости, сопротивление ее скачкообразно уменьшается и жидкость на данном участке становится проводником электрического тока. Указанные явления происходят в период возрастания напряжения на электродах от “0” до т.”А” (рис.6).
От катода устремляется поток электронов, образуя канал сквозной проводимости (рис7, в).
Rгп
L
а б в г д е ж
Рис.7
В момент пробоя межэлектродного промежутка (образования канала сквозной проводимости) ток начинает расти (точка Д на рис.6), что соответствует т.А импульса напряжения рабочего хода (рис.6). С образованием канала сквозной проводимости объем жидкости, заполняющей межэлектродный промежуток, оказывается разорванным. В образовавшемся пространстве находится пар, газ, плазма. При этом градиент температур весьма велик. Так как время формирования рассматриваемых процессов в межэлектродном промежутке составляет 10-7-10-8с. и, следовательно носит взрывной характер, в жидкости, в плоскости, перпендикулярной оси разряда, возникает и начинает распространяться ударная волна. Образование канала сквозной проводимости приводит к резкому падению напряжения на электродах с т.А до т.Б (рис.6). Через этот канал электрическая система освобождает накопленную энергию. Вследствие того, что в рабочей жидкости и канале сквозной проводимости отсутствует неподвижная пространственная решетка, сопротивление межэлектродного промежутка изменяется по очень сложному закону. При этом напряжение на электродах изменяется по кривой БВГ (рис.6), а ток по кривой ДЖГ (рис.6). Выделение громадных мощностей в очень небольших объемах обуславливает получение высокой плотности энергии в канале разряда, в результате чего тонкий поверхностный слой электродов испаряется. Пары металла поступают в межэлектродный промежуток и, вместе с парами рабочей жидкости вызывают образование газовой полости, окружающей канал разряда (рис.7,г). Газовая полость быстро расширяется (со скоростью до 200м/с) и начинает вытеснять жидкость из промежутка.(рис.7,д,е). По мере спада тока интенсивность испарения падает и пары металла начинают конденсироваться на стенках газовой полости, что приводит к некоторому снижению давления в ней. Однако газовая полость, на внутренней поверхности которой все в большем объеме конденсируются пары металла и жидкости, продолжает по инерции расширяться после конца импульса тока до Rгп, что вызывает резкий спад давления в газовой полости ниже атмосферного. Это приводит к тому, что содержащийся в лунке расплавленный и перегретый металл вскипает и выбрасывается из лунки (рис.7, ж). В следующий момент, поскольку прохождение электрического тока в межэлектродном промежутке прекратилось, начнется деионизация газовой полости.
Во время ликвидации газовой полости на поверхность одиночной лунки, температура которой близка к температуре плавления, поступает холодная рабочая жидкость. Происходит резкое охлаждение поверхности с образованием слоя, имеющего повышенную микротвердость.
Приведенная картина была неоднократно зафиксирована методами скоростной кино- и рентгеносъемки, выполненной Золотых Б.Н. и другими исследователями механики пробоя при ЭЭО. [13]