液中放电沉积关键技术研究

【摘要】： 电火花加工技术一经问世，就受到制造业的重视，并在难加工材料、复杂曲面、精密表面、低刚度零件加工等方面取得了广泛的应用。经过世界各国的科研工作者们坚持不懈的努力，电火花加工技术的研究领域越来越多元化。 液中放电沉积是上个世纪80年代末，日本的科研工作们者在传统的电火花加工方法的基础上发展起来的一门新的表面改性处理技术，与传统的表面改性技术如PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)等相比该技术具有以下的优点：不需要专门的表面处理设备，利用工、模具车间现有的电火花成形加工机床即可完成工件的表面处理；工艺简单，不像其它表面涂层方法那样需要比较复杂的预处理技术等。 液中放电沉积技术有别于电火花加工技术的一个显著特征是采用了液中放电沉积专用工具电极，本文针对专用工具电极的特殊性能，对液中放电沉积的机理进行了研究。液中放电沉积专用工具电极材料选择了具有一系列良好特性的TiC精细粉末，工具电极的制作工艺采用烧结的方式，对烧结温度要进行严格地控制，以保证烧结出的工具电极符合液中放电沉积工艺的要求。 从以下几个方面对液中放电沉积的工艺规律进行了研究：液中放电沉积层表面粗糙度变化规律，沉积层厚度变化规律，主要包括电气参数、加工面积和加工极性对沉积层厚度的影响，并在液中放电沉积工具电极损耗规律研究的基础上，对液中放电沉积层的生成效率进行分析。 对液中放电沉积处理过的工件表面显微硬度、摩擦、磨损性能及耐腐蚀性能等进行了测试分析，并通过对液中放电沉积处理的工件表层合金成份及组织结构的分析，对沉积后工件的表面性能变化做出了合理的解释。 针对目前的电火花成形加工机床的一些特点，研制开发了液中放电沉积复杂刀具液中放电沉积装置，利用该装置可以方便地实现不同型号的麻花钻头和铣刀的液中放电沉积处理，通过对液中放电沉积处理过的钻头和未处理过的钻头在完全一致的切削环境下进行钻削对比试验，结果表明处理过的钻头其使用寿命较未处理过的钻头提高一倍以上。 由于使用传统的脉冲电源进行加工所获得的沉积层存在有裂纹等缺陷，本文研制了液中放电沉积专用脉冲电源。利用该电源进行放电沉积表面处理，工件沉积层表面十分均匀，几乎见不到显微裂纹，有效地降低了沉积层表面的粗糙度值，尤其是正极性加工时所获得沉积层的粗糙度值降低到原来的四分之一左右。同时可以进一步提高沉积层的生成效率，采用正极性进行加工时，使用放电沉积脉冲电源沉积层的生成效率是利用普通电火花加工脉冲电源的1.8倍左右，而负极性沉积时则达到3.5倍左右。