В процессе электроискровой обработки протекают сложные физико-химические процессы, которые в итоге приводят к переносу материала анода на катод и контролируются балансом тепла, выделившегося в результате электрических разрядов [1–3].
При сближении электродов на некоторое расстояние между ними происходит пробой воздушного промежутка с образованием электронов и ионов. Ионизация совершается за счет энергии электрического поля между электродами. Происходит диссоциация молекул азота и кислорода на атомы с последующей их ионизацией. Под действием сил электрического поля электроны движутся к аноду, ионы — к катоду. Между ними будут происходить столкновения, возможны рекомбинация и вновь ионизация. Примем, что в среднем рекомбинацию и повторную ионизацию в общем балансе энергии можно не учитывать.
Под действием сил поля заряженные частицы ускоряются и приобретают преобладающее направление движения вдоль поля. Происходит осредненное движение электронов и ионов с некоторыми средними скоростями дрейфа частиц, которые устанавливаются между столкновениями [4]. Знание этих скоростей дрейфа частиц необходимо для расчетов основных характеристик процесса электроискровой обработки: изменения силы тока между электродами, размеров искрового разряда, энергии передаваемой катоду и аноду, размеров пятна контакта электродов и количества перенесенного металла.
Большая часть столкновений для электронов, существенно изменяющих их импульс, это столкновения со встречными ионами. Примем, что при встречном (или близком к нему) столкновении с ионом электрон теряет составляющую импульса в направлении поля, и после столкновения эта составляющая начинает возрастание с нуля.
В этом случае:
— ускорение электрона:
где: F — сила, действующая на заряд в электрическом поле, Н;
me — масса электрона, кг;
Е — напряженность электрического поля, В/м.
— напряженность электрического поля:
где: U — напряжение между анодом и катодом, В;