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作者 1957届 朱怀义
1956初，毛主席在中央关于知识分子的会议上的号召“科学进军”，华罗庚为响应此号召，倡导举行中学生数学竞赛，以促进学生学习科学文化的热情；京、津、沪、汉地举行了数学竞赛，华罗庚还参与出试题，不仅在北京市数学竞赛发奖大会上给优胜者颁奖，还在总结文中说：“参加竞赛的同学不但会代公式，会用定理，而且更重要的，是能够灵活地掌握已知的原则，和利用这些原则去解决问题的能力，甚至于创造出新的办法、新的原则去解决问题。这样的要求，可以很正确地考验和锻炼同学们的数学才能”。
一向重视教学质量的扬州中学也随之自行举办了数学竞赛，并为报名参赛者带购回《数学竞赛试题》的单行本。那时学生们都有“学好数理化，走片天下都不怕”的观点，报名参赛者很多。在竞赛前的许多天来，我们深入复习数学课本，钻研每一道竞赛试题的解答方案，在课外，我常常与贾天祥同学一同躺在学校南边高高河堤的草坡上，一边远眺长江中的焦山，一边讨论《数学竞赛试题》的解答方案，一时解不开的，留作下次再讨论，一直到将每个题都简单扼要地标记出解决方案为止。后来我获得扬州中学第一届数学竞赛第二名，学校还奖给我一个硬皮的笔记本：写有“奬给扬州中学第一届数学竞赛第二名朱怀义”，并盖有江苏省扬州中学印章。
毕业后考进上海交大，大学毕业后到中科院电工研究所从事“电加工机理及应用”的研究。我在科研中，与国外同行进行“解难科技题竞赛”，运用在扬州中学数学竞赛时培养的思维和不放弃的精神，灵活运用已知的原则及创造出新的办法来解科技难题，从而创建了中国版本的电加工机理新新观点，推动了电加工技术发展。
上世纪50年代，中国科学院苏联专家顾问团团长是电蚀加工发明人拉扎连科院士，在他的顾问下，不仅中国科学院电工研究所组建了电加工研究室，还亲自培训了中国电火花加工的技术骨干。我1962年由交大分派到电加工研究室，主要任务是从事电火花加工的机理及应用研究。
电火花加工的机理的主流观点是苏联学者ЗАЛОТИХ的[流体动力液相滞后抛出说，简称流体动力说]，并由他本人及中国学者的对放电区的《高速摄影照片》所证实：在一尖一平电极于油中放电时，电火花击穿处形成放电通道，并在通道周围形成气泡，放电结束后气泡不断膨胀和冷却，直至气泡内气压远低于大气压，于是被放电加热熔化的材料在流体动力（即负压）作用下抛出熔坑，并在照片上看到此材料抛出过程。但我对其特征是[液相滞后负压抛出]说，不以为然，因为实际的电火花加工状况是放电区阴阳两极之间空隙很小，根本无法形成气泡。另一位苏联学者的电火花加工的机理的观点是[电动力说]：放电产生的冲击力使放电熔化材料冲出熔坑；其依据是[月球表面带有环形山的坑与电火花放电坑形态相似，而月面坑是被高速陨落物的冲击而形成的]；但我在天文台观察到的月面坑内表面很光滑，而显微镜下许多单次火花放电坑形态虽然周边也有凸起，但坑内都是高低不平，坑内还常见到更小的坑，故用月面坑比拟并不恰当，虽然放电冲击力可使熔化材料抛出，但我计算出的放电冲击力强度比过热沸腾抛出力小很多。还有一位美国学者WELIANMS提出 [静电相互吸引力] 是使电极材料发生破坏的观点，但我计算过在通常电加工条件下两极的[静电相互吸引力]强度很小，无力将金属的晶格破坏，而且我用强度很脆弱的金属锑，作电极，放电后只见熔化破坏形态，根本未见机械破坏痕迹。也有人说电火花加工的机理是[热爆炸]造成的，但是未能提出严谨的科学依据。因此创建[中国版本的电加工机理新新观点]成为我孜孜不倦追究的目标。
我根据气体分压定律，根据物质被加热到的温度，就可推算出其分压或沸腾的压力：如铁被加热到5000°K，其沸腾的压力为300kgf/C㎡；铁被加热到7385°K时，其沸腾的压力为5000 kgf/C㎡。这种强大的过热沸腾抛出力，应当是引起材料抛出加热区的主要动力。
但是计算电加工条件下铁及铜被加热到的温度很困难，国内外学者发表的文章中大都认为放电加热的机制主要是体积热源--导体电阻产生的焦耳热所致，有的还断言：[一个脉冲的4％时间内，焦耳热能熔化金属]，或[至少在放电初期，热传导来不及加热金属]。为此，我必须在同等加热电流密度下，计算出两种不同热源对放电区加热温度场的变化过程，定量地计算出放电坑在各个时间段、不同深度处被加热的升温的数值，以搞清放电区加热的主导方式。计算体积热源加热升温公式为△T= 0.24J²tγρ/c;（其中J设立几个数值；如果考虑材料的电阻温度系数对电阻率ρ的影响，计算公式更复杂）。我将有关参数与变量提交给电工所计算机室的姜明资，他在新研制出的PDP11计算机上，输入相关参数后仅几分钟就打印出系列结果。如：在放电电流密度J=35000A/ C㎡，微秒的焦耳热可使铁、铜表面(即0.1个加热半径深度)升温0.018℃、0.005℃。在放电电流密度J=110000A/ C㎡，5微秒的焦耳热可使铁、铜表面升温4.68℃、2.15℃。根本达不到[能熔化金属]的温度；而在相同电电流密度下，用计算机对表面热源加热升温计算结果是：（注：当时此计算是与数学所王黎尔合作，用AG60语言及对热传导偏微分方程的差分算法完成的，我们先后就8种放电流波形对铁、铜、石墨三种材料计算出加热的温度场，上机十次余才获得系列数据）在放电电流密度J=35000A/ C㎡， 4微秒热传导加热对铁、铜表面(即0.1个加热半径深度)升温为4910℃、1850℃，在放电电流密度J=110000A/ C㎡， 5微秒热传导加热对铁、铜表面升温为7112℃、2500℃。从而就可否定了体积热源为主及热传导来不及加热金属的假说。
由此可见：虽然为减化计算程序，未计相变吸热，但过热气化沸腾力在电火花加工的机理的抛出力中的主导作用是无可否认了。
由此联想到：通常电加工放电脉冲宽度用几十至数百μS，一般只要放电进行10μS-20μS，就会发生过热气化沸腾抛出，使放电中断，等待产生再一次击穿，形成新的放电通道，故同一个电脉冲会发生数次击穿放电，打出几个电蚀坑。如果同时测量放电对电极作用力，相应地应测量出数次抛出的反作用力，但查阅当时三位日本学者研究放电对电极作用力所测量的结果时，都是[放电对电极作用力的峰值出现于放电后期或放电之后]，也未见多个抛出的反作用力峰出现—因其所用传感器自震频率均≤0。3MHZ。
为此我用经自己改制的自震频率为10MHZ国产铌酸锂传感器，配合相应的波形存储器研究放电对电极的作用力的大小及动态变化过程，发现100V、50μS、5A的脉冲放电对电极的作用力中，出现三个力峰，即放电力存在着高频振荡，而且放电力的第一个峰值出现于放电后的几个微秒的新现象。并测得冲击力峰值为0.5kgf；按主放电坑直径约0．0075cm的面积极，抛出的反作用力为F1＝11315 kgf／c㎡，如按主坑中的小坑直径约0．003cm计，则为F1＝70771 kgf／c㎡。
因此我于1984年写出[电火花加工机理争鸣 关于窄脉冲电蚀机理的新观点]的文稿投给 《电工电能新技术》。该刊请电加工学会学术委员会主任，交大陈教授审阅的结果是：[赞同与支持]，便刊登于1985的年第1期。但是这个否定了[体积热源为主]假说的中国版本的电加工机理新新观点，受到一些人抵制，进不了1986电加工学会的学术年会。后来我结合[用1500μS脉冲放电，发现在两平面电极打表面出18个对应小坑的实验结果]及[100V、50μS、5A的脉冲放电对电极的作用力中，出现三个力峰，即存在着高频振荡，而且放电力的第一个峰值出现于放电后的几个微秒的新现象]，将窄脉冲电蚀机理的新观点扩大到一般脉冲电蚀机理，进一步完善并写出[放电力的新现象与电蚀加工机理研究新观点] 文稿，作者的电蚀加工机理的新观点为:1，在通常的放电条件下，热传导在使材料加热中起主要作用，表面热源比体积热源的加热作用可快几十至几千倍；2，由于放电区材料很易被加热到远高于气化温，所产生的过热沸腾力是使材料抛出的主要动力；3，同一电脉冲下，可断断续续发生多次放电，在放电通道的作用力及过热沸腾力的综合作用下,材料的腐蚀抛出是一个随机的并可多次发生的过程。此文在1989全国电加工学会年会发表；后压缩并刊登于《电工电能新技术》1991年第4期。其精髓又写成英文稿投给第十次国际特种加工年会，并被录用，由此可见中国版本的电加工机理新观点已创建成功并被国际学会承认了。
此外，我将对电加工机理研究的认识，应用到电火花线切割工技术的研究中，选择出较易击穿的且清洗性好的自创《DX-1乳化液》，可节省击穿能量，使其更多地用于加工并将电蚀产物带走，从而克服了线切割技术推广应用之初的[切割效率低，切后料易断丝]两大通病：取得减少断丝及大幅提高工作效率效果，推动了电加工技术发展，先后在北京、上海、西安、广州推广，又在全国线切割会议上报告并进行现场联合表演。于是《DX-1乳化液》被列入[中国机械工程手册]第47篇为《推荐使用工作液》，国外也有生产，供从中国进口线切割机使用。
主要参考文献：放电力的新现象与电蚀加工机理研究新观点 《电工电能新技术》1991年第4期
作者简介：朱怀义为中国科学院电工研究所退休高工，从事电加工机理研究、电火花线切割技术研究及开发约30年；
曾任中国电加工学会的名词术语委员会委员，发表研究认文及技术报告20多篇；有线切割专利2个；翻译<日本微细加工技术> 1983年科学出版业；首创DX-1乳化液,被北京市及全国推广应用，机械工程手册第47篇列为《推荐使用工作液》并在国内外生产；帮三个大工厂开发大型线切割机床；曾带队参加离子注入机研制会战获得1978年全国科学大会重大成果奖； 放电力的新现象及电蚀加工机理研究新观点论文被第十届国际电加工年会录用；首倡《缝中彺复多次切割法》来保证大型线切割机床的加工件的尺寸精度、光洁度与速度的结合。主持设计建造中关村高技术标志—DNA钛金雕塑。
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