超聲振動輔助混粉電火花表面強化研究.pdf

1、超聲振動輔助混粉電火花表面強化技術是在普通電火花機床上,工具電極輔助超聲振動,工作液中混入作為強化相的粉末,通過電火花放電的熱效應將工具電極和工件表面的放電點熔化氣化,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,形成強化層。強化層的顯微硬度、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化機理,重點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。<

2、br>　　混粉電火花表面強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。
　　提出了超聲振動輔助混粉電火花表面強化技術,系統(tǒng)闡述了超聲振動對混粉電火花表面強化過程的影響,著重分析了超聲振動對極間電場和放電間隙狀態(tài)的影響。研究表明,超聲振動能有效改善極間放電間隙狀態(tài),提高放電脈沖利用率;超聲振動使更多的極間熔融物遷移到工件表面發(fā)生合金反應,提高強化層性能。對

3、工具電極輔助超聲振動的影響進行實驗研究結(jié)果表明,隨著振幅的增大,工具電極損耗加劇,強化層表面Ti含量在附加超聲振動條件下比不附加超聲振動時有明顯的提高,但如果超聲振幅過大,強化表面的Ti含量降低,這主要是因為大的超聲振幅使空化作用加劇,去除材料的作用增強,致使強化表面的鈦含量降低。工具電極輔助超聲振動后獲得的強化層截面分布均勻、氣孔少、致密度高。
　　進行了超聲振動輔助混粉電火花表面強化五因素四水平正交實驗,實驗結(jié)果表明:強化層的

4、成分主要為鈦、碳和鐵等元素,強化層能否形成主要受電流和脈沖寬度的影響,繪制出了形成強化層的能量范圍圖。
　　實驗得到了脈寬、脈間、峰值電流、粉末濃度、超聲振幅等因素對強化層表面Ti含量、表面粗糙度和耐磨性的影響規(guī)律,并獲得了對應指標下的最優(yōu)強化參數(shù)。綜合考慮強化層表面Ti含量、表面粗糙度和耐磨性三個指標,通過多指標正交試驗綜合平衡法分析得出了形成強化層的最優(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)組合條件下實驗得到的強化試樣,其強化層顯微硬度相對基體材料提高了84.79%,強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。
　　為了進一步提高強化層的表面粗糙度,設計了超聲振動輔助混粉電火花表面強化四因素三水平全因素正交試驗,以研究脈沖寬度、峰值電流、粉末濃度和超聲振幅對強化層表面粗糙度的影響。利用方差分析法(AVOVA