1.2.1 极间介质电离、击穿和放电通道的形成

通常电火花加工是在液体介质中进行的，电极间介质的击穿是脉冲放电的开始阶段。两极间的液体介质中含有各种杂质，当有电场作用时，这些杂质被吸向电场强度最大区域，并沿电力线形成特殊的接触桥，缩小了实际的极间距离，降低了极间击穿电压，即在相同电压下大大提高了电场强度。另外，两电极的微观表面凹凸不平，不平程度有时甚至可以和极间距离相比拟，使极间电场强度分布很不均匀。距离最近、电场强度最大的地方发生电子发射，阴极表面逸出电子，在电场作用下，电子高速向阳极运动，并在运动中撞击介质的中性分子和原子，产生碰撞电离，形成正、负粒子，导致带电粒子雪崩式增多。当电子到达阳极时，介质被击穿，产生火花放电，形成导通通道，随后电源中积聚的能量沿放电通道注入两极放电点及间隙中。

介质击穿过程非常迅速，一般为10-7～10-5s。介质一旦被击穿便形成放电通道，间隙电流迅速上升，电流密度可高达105～106A/cm2。通道是由大体相等的正、负粒子以及中性粒子组成的等离子流。带电粒子在高速运动时发生剧烈碰撞，产生大量的热，使通道温度非常高。通道中心温度高达10000℃以上。由于受到放电时磁压缩效应和周围液体介质压缩效应的作用，放电开始阶段，通道截面很小，随后迅速扩展。通道直径随放电能量、放电时间和放电间隙的增加而变大，但并非直线关系。通道截面的气体密度不同，密度从通道中心向边缘减小，通道瞬时压力可达数十或上百个大气压。通道发射的光谱除中性原子的谱线外，还有变成电离气体的各种元素的离子谱线。同时，放电还伴随着一系列派生的现象，其中有热效应、电磁效应、光效应、声效应及波长范围很宽的电磁波辐射和爆炸冲击波等。

关于通道的结构，一般认为在单个脉冲一次放电时间内只存在一个放电通道，有时单脉冲放电后电极表面有可能出现两个或多个小凹坑，这可能是由于单个脉冲放电时先后出现两次或多次击穿所致。另外，也可能是通道受到某些随机因素的影响，产生游离、抖动，因此在单个脉冲周期内先后会出现多个或形状不规则的凹坑。但同一时间内只存在一个放电通道，因为形成通道后，极间电压迅速下降，不可能再击穿别处而形成第二个放电通道。