文档介绍：电火花表面强化技术及其应用
摘要:电火花表面强化技术是通过火花放电的作用,把作为电极的导电材料熔渗进金属工件的表层,形成合金化的表面强化层,,阐述了它作为一种表面处理工艺在模具、刀具和机器零件的强化和修复方面的优越性.
关键词:电火花表面强化修复
正文:
一、引言
在高速、高温、高压、重载和腐蚀介质等条件下,零部件材料的破坏往往自表面开始,如磨损、腐蚀、高温氧化等,表面的局部破坏经常使整个零部件失效,最终导致整个装备的瘫痪。利用各种物理、化学或机械的工艺规程能够使零部件表面获得特殊的材料成分组织结构和性能,提高产品质量。由于电火花表面强化技术具有独特的优点,已经被广泛应用于改善材料的表面性能和修复失效零部件,该技术可以显著提高零部件的硬度、耐磨性和耐蚀性等,减少材料的消耗,对提高装备可靠性和延长使用寿命具有重要的意义。
二、电火花表面强化技术的基本原理与特点
电火花表面强化技术的基本原理是储能电源通过电极以10 ~2000Hz 的频率在电极与零部件之间产生火花放电,在 10 -6 ~10 -5( s) 内电极与零部件接触的部位即达到 5000 ~10000℃的高温,使该区域的局部材料熔化、气化或等离子体化,将电极材料高速过渡并扩散到工作表面,形成冶金结合型牢固强化层。研究表明,强化层主要由白亮层、扩散区和热影响区构成,涂层组织较细密,具有较高硬度及较好的耐高温性、耐腐蚀性和耐磨性。
电火花表面强化技术能有效地改善零部件表面的物理、化学和机械性能,包括硬度、导热和导电性能等,与常规表面强化工艺相比较,具有以下优点。
( 1) 电火花强化是在空气中进行,不需要特殊、复杂的处理装置和设备。配套装置简单、灵活,投资和运行费用低,强化工艺环保。
( 2) 热输入量小,放电时间很短,放电端点的面积小,放电的热作用只发生在零部件表面的微小区域内,被强化零部件基体不产生退火或热变形。
( 3) 不受零部件形状限制,可以对平面或曲面形状零部件强化; 对需修复局部、有少量损伤、焊接性差以及淬火状态工件的修复更具优势。
( 4) 强化层是电极和零部件材料在放电时的瞬间高温高压条件下重新合金化形成的新合金层,结合非常牢固,不易发生剥落。
( 5) 强化层厚度、表面粗糙度与脉冲电源的电气参数以及强化时间等有关,控制相对简单。电火花强化处理后可作为最终工序,加工余量少。
( 6) 电极材料来源广,耗量小,容易实现异种材料强化层,同时可以根据强化目的选择电极材料。
( 7) 对零部件能在线强化、修复,避免拆装和运输,更好地适应现代工业的要求。强化部位不会产生锈蚀,并可在损坏的强化层上多次进行强化处理。
三、电火花表面强化技
由于其特殊的工艺特点,近年来电火花表面强化技术得到了快速发展,已经在航空航天、能源、军事、核工业、电力、机械工业、电子、汽车以及医疗等众多领域得到广泛的应用。
1. 在航空航天和核工业中的应用
航空航天设备中的零部件材料表面出现破损要求修复和强化的电极材料综合性能很高。例如,钛具有重量轻、比强度高、耐腐蚀性能强等优点,成为航空航天广泛应用的材料。由于钛合金对碳和氧的亲和力大,对磨损部进行表面渗碳,可取得良好的效果,因此正被广泛应用于这