电火花表面强化技术详解

电火花表面强化工艺是通过电火花放电所产生的瞬时高温,将放电微区的电极材料和工件基体材料瞬时高速熔化,电极材料涂敷渗熔到工件材料表面,达到改变工件表层化学成分和金属组织的目的,从而提高工件表面性能。

(1）电火花强化原理

零件表面的电火花强化由火花强化机完成,电火花强化机上有脉冲电源和振动器,脉冲电源接电极和工件,电极与振动器的运动部分相连接,其工作原理如下:

在工件与电极之间接直流或交流电,在空气介质中,电极运动接近零件到一定程度,产生火花放电,脉冲电源输入能量,形成放电通道,产生高温。 瞬时高温使电极和工件上的局部区域熔化甚至汽化,电极材料和被电离的空气中的氮离子等熔渗、扩散到工件表层,使其重新合金化,化学成分随之发生变化。 脉冲放电时间很短暂,所熔化的工件表面的金属体积极小,被周围大量的冷金属急速冷却,形成高速淬火,从而改变了工件表面的组织结构和性能。

振动器使电极与工件之间的放电间隙频繁发生变化,并不断产生火花放电,与此同时移动电极的位置,强化点相互重叠、融合,在工件表面形成一层强化层。

(2）电火花强化特点与应用

1)电火花强化特点

由于电火花表面强化一般在空气介质中进行,因此不需要特殊复杂的处理装置和设施。强化时,可根据工件表面的不同要求选择适当的电极材料,以提高工件表面的硬度、耐磨性、耐腐蚀性。 强化层厚度可以通过电气参数和强化时间进行控制。 强化过程变形小,可以安排为最后的工序,但电火花强化工艺的强化层比较薄(最厚也只有0.06 mm),经强化后零件表面也比较粗糙。

2)电火花强化的应用(www.xing528.com)

该工艺可以将硬质合金材料涂到碳素钢制成的各类刀具、量具及零件表面,可大幅度提高其表面硬度(硬度可达70 ～74 HRC),增加耐磨性、耐腐蚀性,提高使用寿命(1 ～2 倍), 还经常用于修复各种模具、量具轧辊的已磨损表面,修复质量和经济性都比较好。

(3）电火花强化工艺要点

进行电火花强化工艺,应注意以下两点:

1)工件

首先应掌握工件材料硬度、表面状况、工作及技术要求,确定是否采用该工艺;然后确定强化部位并进行清洁整理,强化之后应进行表面清理和检验。

2)设备及其调整

一般根据零件表面强化层的要求选择强化设备。 对于粗糙度值要求较小的中型模具、刀具强化及零件修复,通常选用D9105、D9110A、D9110B 等小功率的强化机。 对于Ra 值要求较小而需要较厚强化层的大型工件的强化和修复,可选用D9130 型强化机。 根据对工件表面粗糙度和强化层厚度的要求,选择强化规范。 在选择电极材料时,最常用的是YG8 硬质合金。

在实施工件表面电火花强化时,应调整电极与工件强化表面的夹角,选择电极移动方式和确定电极移动的速度等。