混粉准干式电火花表面强化45钢组织性能研究

发布时间：2020-05-10 22:26

【摘要】：在现代的机械生产制造过程中,模具的失效大多数是从表面开始的,如磨损、氧化、腐蚀等,如何提高模具表面的的耐磨性、抗氧化性和耐腐蚀性等引起了我们的广泛关注。通过混粉准干式电火花表面强化技术利用电火花放产生的瞬时高温高压条件下,强化粉末、强化电极材料与基体材料发生合金反应生成多相增强体,形成表面强化层。可以用较少量的特殊材料起到昂贵的整体材料难以实现的效果,提高材料的综合性能。本文采用不同的电极和混粉,对45钢进行电火花表面强化,探讨工艺参数对强化层组织、性能的影响,进而对H13钢进行电火花表面强化,获得了较好的表面强化层,并初步探讨了强化机理。本文利用数控电火花成型机床,首先选用钛电极混铝粉对45钢进行强化,确定最佳放电参数。在此最佳放电参数下,采用钛电极、碳电极和硬质合金电极分别在混铝粉、碳化硼粉和混合粉(铝粉与碳化硼粉1:1比例混合)条件下对45钢进行表面强化,探讨电极材料和混粉介质条件对强化层组织性能的影响。铝粉的加入可以明显改善强化层的表面组织形貌,使表面更光洁圆滑,降低表面粗糙度,碳化硼粉的加入可以明显提高强化层的显微硬度,混合粉(铝粉与碳化硼粉1:1比例混合)的加入,既可以改善强化层表面质量,还可以提高强化层厚度和硬度。获得的强化层耐磨性均明显高于基体材料,达到基体的3~4倍,其中钛电极条件下获得的强化层的显微硬度和耐磨性最佳,均优于碳电极和硬质合金YG8电极的强化层。在45钢强化的基础上,分别在煤油、雾及混铝粉准干式工作介质条件下对H13钢进行电火花表面强化,强化层的整体组织形貌均呈橘皮状,强化层硬度较基体原始H13钢的硬度得到大幅度提高,在混AL粉准干式工作介质条件下的平均显微硬度明显高于雾状和煤油介质条件下的强化层硬度。通过对强化层的成分和物相分析表明,强化层并不是强化材料在基体表面上的简单涂覆,电极材料和强化粉末均可以进到强化层内,与基体材料在高温高压条件下发生原位自生反应,生成强化相,起到强化作用。
【图文】：

原理图,干式,混粉,电火花加工

花表面强化技术火技术往往需要制作特殊材料的工具电极花表面强化是在准干式电火花的基础上做花表面强化的不足，是一种既能改善零件本且应用广泛的新型电火花表面强化技术花表面强化原理液、固三相混合）电火花是在准干式电花放产生的瞬时高温高压条件下，强化金反应生成多相增强体，形成表面强化层粉末和电极材料的变化而改变[10~12]。可化电极和强化粉末。原理如图 1-1。

示意图,放电间隙,状况,示意图

面有较好的冷却效果。1.2.3 混粉准干式电火花表面强化过程（1）电离、击穿，形成放电通道（图 a）：在电场的作用下电子高速运动，并产生碰撞，产生碰撞电离，使介质击穿而形成放电通道。（2）工作介质热分解、热膨胀和局部微爆炸（图 b)：放电通道形成后，在所加电压的作用下，间隙中的空气被击穿，产生了火花放电的现象放并且还释放出大量的热能，使电极和基体表面开始熔化，甚至气化，放电过程形成巨大的爆炸力[14]。（3）电极材料抛出（图 c）：强化电极与工件之间产生瞬时高能量脉冲使工作液产生“气爆”现象。通道中心的爆炸力最高，使放电时产生的腐蚀物排挤、抛出进入工作液中，在工件表面上形成合金层覆盖到基体表面[14]。（4）介质的消电离（图 d）：单次放电结束后绝缘介质把带电粒子复合为中性，恢复绝缘状态，，防止形成电弧放电[15]。
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG661;TG142.1

【参考文献】