電火花表面強化工藝

電火花表面強化工藝

電火花表面強化工藝是在脈衝電路中,以導電材料(硬質合金、石墨、合金鋼、鋁或鋼) 為工作電極,在空氣或特殊氣體介質內,利用工件與工作電極之間的電火花放電,使工作電板材料轉移至工件表面上的強化工藝,電火花表面強化能夠提高工件表面硬度、耐磨性、耐腐蝕性及紅硬性等。適用於各種工模具、易損及易腐蝕工件的表面強化處理。

電火花表面強化工藝原理

在電極與工件之間接上直流電源或交流電源,由於振動器的作用使電極與工件之間的放電間隙頻繁發生變化,故電極與工件之問不斷產生火花放電。

電火花表面強化一般是在空氣介質中進行,當電極與工件分開較大距離時,強化直流電源經過電阻對電容器充電,同時電極在振動器的帶動下向工件運動;當電極與工件之間的間隙接近到某一距離時,間隙中的空氣被擊穿而產生火花放電,這時產生高溫,使電極和工件材料局部產生熔化甚至氣化;當電極繼續向下運動並與工件接觸時,在接觸處流過短路電流,使該處繼續加熱;當電極繼續下降時,以適當壓力壓向工件,使熔化了的材料相互粘結、擴散形成合金或產生新的化合物熔滲層;隨後電極在振動器的作用下離開工件。由於工件的熱容量比電極大,故工件放電部位急劇冷卻凝固,多次放電並相應地移動電極的位置,從而使電極的材料粘結,覆蓋在工件表面上,形成一層高硬度、高耐磨性和抗腐蝕性的強化層,顯著提高被強化工件的使用壽命。

電火花表面強化工藝過程

電火花表面強化工藝過程包括強化前準備、實施強化和強化後處理三個方面。強化前首先應了解工件材料硬度、表面狀況、工件條件及需要達到的技術要求,以便確定是否採用該工藝;其次確定強化部位並清洗乾淨;最後選擇設備和強化規範。

實施強化該工序是強化工藝的重要環節,包括調整電極與工件強化表面的夾角,選擇電極移動方式和掌握電極移動速度等。強化後處理主要包括表面清理和表面質量檢查。

優點

(1)設備簡單造價低。使用的小型電火花塗敷機,主要由脈衝電源和振動器兩部分組成,沒有傳動機構、工作檯等機械構件,攜帶方便使用靈活,設備投資和運行費用都很低。

(2)熔滲層與基體結合牢固,不會發生剝落。因為沉積層是電極和工件材料在放電時的瞬時高溫高壓條件下重新合金化而形成的新合金層,它們是冶金結合,而不是電極材料簡單的塗覆和堆積。

(3)電極材料消耗極少,可以根據需要選用電極材料。對於沉積設備、模具以提高耐磨性為目的的沉積,可選用YG類硬質合金,能形成高硬度、高耐磨、抗腐蝕的沉積層。而以修復機器零件已磨損部位為目的沉積,可採用碳素鋼、紫銅、黃銅等材料作為電極,這些材料來源比較廣,而且材料消耗量也很少。

(4)局部加熱耗電少,處理件不受尺寸限制,可對零件、設備表面施行局部沉積,也可對一般幾何形狀的平面或曲面進行沉積,比如刀具、模具和機械零件,特別適用於大件的局部處理。

(5)高能量密度加熱,心部組織與性能無變化,處理後零件無變形。

電火花表面強化工藝的套用

在機電設備修理中,電火花加工主要套用於硬質合金堆焊後粗加工、強化和修復零件的磨損表面,還可以去除折斷的鑽頭、板牙、螺栓及鑽出任何形狀孔中的溝槽等。電火花加工修復層的厚度可以達到0.5 mm。修復鑄鐵殼體上的軸承座孔時,陽極用銅質材料;強化零件的磨損軸頸時,陽極為切削工具,用鉻鐵合金、石墨和T15K6硬質合金等材料製作。

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