超聲振動(dòng)輔助混粉電火花表面強(qiáng)化研究.pdf

1、超聲振動(dòng)輔助混粉電火花表面強(qiáng)化技術(shù)是在普通電火花機(jī)床上,工具電極輔助超聲振動(dòng),工作液中混入作為強(qiáng)化相的粉末,通過電火花放電的熱效應(yīng)將工具電極和工件表面的放電點(diǎn)熔化氣化,放電通道及其周圍的粉末發(fā)生爆炸或熔化,在放電與超聲等的共同作用下在工件表面發(fā)生合金化反應(yīng),形成強(qiáng)化層。強(qiáng)化層的顯微硬度、耐磨性與耐腐蝕性等性能都有很大提高。
　　本文系統(tǒng)闡述了混粉電火花表面強(qiáng)化機(jī)理,重點(diǎn)研究工作液中混入粉末條件下的介質(zhì)擊穿原理和放電通道位形特點(diǎn)。<

2、br>　　混粉電火花表面強(qiáng)化單脈沖放電過程分為外界電壓的施加,介質(zhì)擊穿、放電通道形成,能量轉(zhuǎn)換、分配和傳遞,強(qiáng)化層形成和極間間隙介質(zhì)的消電離等階段。
　　提出了超聲振動(dòng)輔助混粉電火花表面強(qiáng)化技術(shù),系統(tǒng)闡述了超聲振動(dòng)對(duì)混粉電火花表面強(qiáng)化過程的影響,著重分析了超聲振動(dòng)對(duì)極間電場(chǎng)和放電間隙狀態(tài)的影響。研究表明,超聲振動(dòng)能有效改善極間放電間隙狀態(tài),提高放電脈沖利用率;超聲振動(dòng)使更多的極間熔融物遷移到工件表面發(fā)生合金反應(yīng),提高強(qiáng)化層性能。對(duì)

3、工具電極輔助超聲振動(dòng)的影響進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,隨著振幅的增大,工具電極損耗加劇,強(qiáng)化層表面Ti含量在附加超聲振動(dòng)條件下比不附加超聲振動(dòng)時(shí)有明顯的提高,但如果超聲振幅過大,強(qiáng)化表面的Ti含量降低,這主要是因?yàn)榇蟮某曊穹箍栈饔眉觿?去除材料的作用增強(qiáng),致使強(qiáng)化表面的鈦含量降低。工具電極輔助超聲振動(dòng)后獲得的強(qiáng)化層截面分布均勻、氣孔少、致密度高。
　　進(jìn)行了超聲振動(dòng)輔助混粉電火花表面強(qiáng)化五因素四水平正交實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:強(qiáng)化層的

4、成分主要為鈦、碳和鐵等元素,強(qiáng)化層能否形成主要受電流和脈沖寬度的影響,繪制出了形成強(qiáng)化層的能量范圍圖。
　　實(shí)驗(yàn)得到了脈寬、脈間、峰值電流、粉末濃度、超聲振幅等因素對(duì)強(qiáng)化層表面Ti含量、表面粗糙度和耐磨性的影響規(guī)律,并獲得了對(duì)應(yīng)指標(biāo)下的最優(yōu)強(qiáng)化參數(shù)。綜合考慮強(qiáng)化層表面Ti含量、表面粗糙度和耐磨性三個(gè)指標(biāo),通過多指標(biāo)正交試驗(yàn)綜合平衡法分析得出了形成強(qiáng)化層的最優(yōu)參數(shù)組合為:峰值電流2.4A,脈沖寬度24μs,脈沖間隔130μs,粉末濃

5、度60g/L,超聲振幅21μm。在最優(yōu)參數(shù)組合條件下實(shí)驗(yàn)得到的強(qiáng)化試樣,其強(qiáng)化層顯微硬度相對(duì)基體材料提高了84.79%,強(qiáng)化層的耐磨性也明顯提高,其磨損量明顯小于基體材料,并且強(qiáng)化層的摩擦系數(shù)明顯降低,僅為基體材料摩擦系數(shù)的一半左右。
　　為了進(jìn)一步提高強(qiáng)化層的表面粗糙度,設(shè)計(jì)了超聲振動(dòng)輔助混粉電火花表面強(qiáng)化四因素三水平全因素正交試驗(yàn),以研究脈沖寬度、峰值電流、粉末濃度和超聲振幅對(duì)強(qiáng)化層表面粗糙度的影響。利用方差分析法(AVOVA