电火花表面强化原理与特点

forging

电火花加工技术广泛应用于模具制造、复杂表面形状的零件加工和难切削材料的加工。是采用脉冲放电技术，利用电火花放电时释放的能量把作为火花放电电极的导电材料（如WC、TiC）涂覆或扩渗(熔渗)到另一种材料的表面，耐冲击不剥落，金属零件放电部位急剧冷却后即形成具有不同组织结构的强化层。并可在保持基体金属原始性能的情况下修复表面破损，从而形成合金化的表面强化层，起到强化模具表面的作用。使工作表面的物理、化学性能和机械性能得到改善，包括硬度、导热和导电性能等，可提高使用寿命0.5～2倍。
    但是，电火花强化也存在强化层薄、表面较粗糙、表层均匀性差、强化处理的效率低等不足。因此，在电火花强化之后，为了得到所要求的精度，可进行适当的磨削加工，但磨削后并不会影响强化层的硬度和耐磨性（在保持表面层硬度的条件下）。磨削后在强化表面会残留微孔，将显著改善配合零件的润滑条件，又可改善耐磨性能。
    采用D9110A 型电火化强化机选用YG8硬质合金做电极对此冲裁模刃口进行电火花表面强化修复，例如采用WC、TiC等硬质合金电极材料强化高速钢或合金工具钢强化寿命，能形成显微硬度1100HV以上的耐磨、耐蚀和具有红硬性的强化层，使模具的使用寿命明显地得到提高。
    选用硬质合金、铜等导电材料作为工具电极，可方便地在有色金属表面上刻字和打标记，标记美观、耐磨，尤其适用于不能用刻字机、打标机进行加工操作的模具零件及淬火零件。利用电火花强化装置附加的穿孔器还可在淬火工件上加工盲孔或处理折断在孔中的丝锥或钻头等。
    模具一定要在淬火、回火处理后再进行强化处处理；操作要细心，电极沿被强化表面的移动速区要均匀、要控制好时间：模具经电火花强化处理后。表面产生残余拉应力，因此要补加一道低于回火温度30-50℃的去应力处理。
    电火花强化具有以下优点。
    (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，工件强化前不需经过特殊预处理。
    ( 2)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，对需修复局部、有少量损伤、焊接性差以及淬火状态工件修复更具优势。
    ( 4) 强化层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、表面粗糙度控制相对简单。加工余量少，电火花强化处理后可作为最终工序。一般情况下，不许再抛光。
    ( 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，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。既可用于提高零件的硬度及耐磨性又可用于磨损件的修复。

    电火花表面合金化的方法获得的耐烧蚀涂层比镀铬涂层和未处理的基材性能有很大提高，使用中未处理基材3次烧蚀循环就严重氧化脱落一层氧化皮。镀铬层处理后烧蚀2次循环时产生明显宏观裂纹并开始剥落，至27 次循环时，镀铬层几乎全部脱落; 而电火花强化层至30次烧蚀循环后，仅表面颜色变暗，涂层厚度无明显减薄，更无裂纹和剥落现象。这表明电火花表面合金化是获得耐烧蚀涂层的有效技术。
    钛具有重量轻、比强度高、耐腐蚀性能强等优点，由于钛合金对碳和氧的亲和力大，对磨损部位进行表面渗碳，取得了良好的效果，渗碳层的厚度100μm，显微硬度为HRC70以上。