电火花覆层热喷涂层

前言：随着现代化工业的快速进展,对设备零件外表的物理、学的性能要求越来越高。尤其一些大型关键设备如汽轮机、燃气轮机及航空发动机等在高温、速、压、高温氧化、腐蚀等恶劣条件下,零件材料受到破坏大多数从外表发生,局部破坏往往导致整个设备的瘫痪,影响生产运行。由此,改善材料的外表性能,会有效地延长其使用寿命。目前主要有几种外表处理的技术,如电火花外表强化、电镀、激光熔覆、等离子弧热喷焊及热喷涂等手段。电火花强化技术具有强化层厚度深,与基,耐磨性,抗腐蚀性、度、导热、导电性能都良好。其它几种处理技术存在缺乏如电镀的涂层较薄,与基体的结合力差;激光熔覆的熔覆层虽然与基体的结合性能好,但设备本钱高,熔覆层外表光滑度差;等离子弧热喷焊焊层与基体层冶金结合结实,但热影响范围大;热喷涂的涂层对基体,,上各种技术的优缺点,本文旨在争论其中的电火花外表强化技术。电火花外表强化技术是利用瞬间的高能量脉冲电能,在电极与基体材料间形成高温、高压区域,并将电极材料熔涂到基体表,形成满足物理学和机械性能要求的处理技术。这一技术在近几年来得到广泛认可,迄今为止,已在机械、空航天、力等领域得到广泛应,取得了可观的经济效益。关键字：电火花、涂镀1.电火花强化工作原理电火花外表强化技术的根本原理是储能电源通过电极以10～2023Hz的频率在电极与工件之间产生火花放电,在10～10s内电极与工件接触的部位即到达8000～25000℃的高温,使该区域的局部材料熔化、化或等离子体化,将电极材料高速过度并集中到工作外表,形成冶金结合型结实强化层。电火花强化工艺设备主要由振动器电源和振动器等构成电源和脉冲电源。工作时,振动电源给振动器供电,振动器夹持电极作上下往复或旋转运动,而脉冲电源给电极和工件供电,使两者之1所示:图图1 电火花外表强化工作原理图Fig.1Schematicdiagramofelectro-sparksurfacestrengthening电火花强化工艺电火花强化过程可分为三个阶段:低压击穿条件形成阶2所示:图图2 电火花外表强化过程的电极运动状态Fig.2Motionofelectrodeduringthesurfacestrengtheninginelectro–spark,a,;火花放电阶段,bc,间隙中的空气在所加电压的作用下被击穿,产生火花电,如图b,甚至气化。当电极连续接近工件并与工件接触时,如图c。在接触点处流过短路电流,使该处连续加热,并以适当压力压向工件,使电极和工件外表熔化了的材料相互粘结,集中形成熔渗层。电极与工件离开阶段,如图d。当电极离开工件,由于工件的体积和吸取、导的热,使靠近工件的熔化层首先散热急剧冷凝从而使,并掩盖在工件上。电火花外表强化特点电火花外表强化不仅有效地改善工件外表的性能,包括耐磨性,抗腐蚀性、硬度、导热、导电性能。与常规外表化学热处理,电镀,激光熔覆,等离子弧热喷焊,热喷涂等外表强化工艺相比较,:(1)电火花强化是在空气中进展,装置和设备,如真空系统或特制的容器等,因此加工设备简洁。2,被强化工件基体不产生退火或热变形,削减了原有工件尺寸和物性转变而造成的诸多后果,更好地适应现代工业零件拆装配套的要求。(3)既可以对零件外表进展局部强化,也可以对一般几何外形的平面或曲面进展强化,比方模具、刀具和机械零件、对刃口和易磨损部位进展强化处理,就能到达提高硬度和耐磨性的目的。(4)强化层与基体的冶金结合格外结实,强化层是电极和工件材料在放电时的瞬间高温高压条件下重合金化形成的合金层。5强化层厚度、面粗糙度与脉冲电源的电气参数以及强化时间等有关,掌握简洁。电火花强化处理后可作为最终工序,即使要求加工,余量也很小。(6)电极材料选择范围广,简洁实现异种材料强化层YG,YW类硬质合金、碳素钢和黄铜等材料,性、腐蚀的强化层。这些电极材料来源比较广,耗量小。7不会使工件退火或热变形。电火花强化时虽然在放电瞬时能使材料熔化,以至形成汽化的高温。由于放电时间很短,放电端点的面积又很小,因此放电的热作用只发生在工件外表的微小区域内。(8)不需要简单特别的配套装置,操作简洁、敏捷,设备投资和运行费用低等。9),,操作人员技术要求低等优势。电火花强化技术的进展概况4.1 电火花强化设备进展历史2040,前苏联的学者拉扎连柯夫妇在争论电腐蚀现象的根底上首次将电腐蚀原理运用到了生产加工制造领域,并于1943年提出电火花外表强化工艺(ElectricalDischargeHardening简称EDH),收到了显著的效果。1950年,前苏联中心电气科学争论所研制了уир系列电火花外表强化机,中心机器与别从五十年月和六十年月开头争论和应用电火花外表强化工艺,主要产品有美国制造的1269、TVNGCARB220和F-5,英国,1964,摩尔达维亚科学院应用物理争论所及所属基希涅人试验工厂研制了手工操作和机械化的зиф中系列强化机C711,在前苏联的机器制造、具、器等工业部门得到广泛应用,该厂在七十年月生产了承受可控硅зи系列强化机,转变了合金化掌握方法,并使用了型操作工具。1978～1979年间在前苏联应用的,日本的电火花强化技术得到很大进展,研制的电火花强化设备功率较大,涂层厚度有所增加,可获得较均匀的外表强化层。我国应用电火花外表强化工艺始于20世纪50年月末,由于当时缺乏根底理论和应用技术等,未能得到推广。1977年,机械工业部厂批量生产,并且大量地应用于已磨损的模具、具和机器零件的强化和微量修补及在淬火工件上打孔、去除折段的工具,取得了良90,强化机在研制上取得了的进展,航空第一集团下属的西安庆安集团研制出了一种ZS-116型号的电火花外表强化机,可用于多种电火花强化工艺。目前,中国科学院金属争论所研制出了一3HES型脉冲发电电火花外表强化修复机高能电微弧脉冲冷焊加工设备,是基于对电焊冶金过程的时间与空间微分化处理的结果。特点是热影响小、件不变形,沉积层与基材之间冶金结,亦可以很便利地到现场进展在线外表强化与修复。2 电火花强化理论争论现状电火花强化技术这个概念最早是由前苏联学者提出,并命名为电火花合金化,而在日本称为电火花外表沉积/堆焊。国外争论者在电火花强化理论方面,进展了比较广泛和深入的争论。前苏联学者争论了强化层的形式和得到最正确强化效果的相关结论。E.LevashowX射线光电子光谱对铝合金强化层的微观构造和化学成分进展了分析电火花强化技术的根底。国内一些高等院校和机械设计院在电火花强化机理和应用方面做了大量工作。为了在有用中能获得最正确强化过程,并提前推测强化层的特性,就必需知道影响强化层相构造力状态和它的硬度、粗糙度、耐磨性、高温稳定的各种因素。这些因素包括电极材料、介质成分、电气参数、电极振动方式等,20世纪90年月,随着现代化科技的进展,人们对强化机理有了更深一步的了解,电火花外表强化技术得到进一步的进展。近年来,国内对电火花外表强化层厚度影响的因素做出了大量的试验争论和归纳化工艺中,强化层厚度最能表达强化的效果,以下几点是说明工艺参:1强化层的厚度与电气参数有关系。相应提高电压值、容的提高,,有利于涂层增厚。2强化层的厚度与电极的物理性能有很大关系。熔点高、热和导电性能好的材料,涂层对涂层厚度没有明显增加。(3)强化层的厚度与强化时间有关系,较传统机强化时间极大地缩短,涂层的厚度提高1～2mm,涂层的外表质量较好。(4)强化层的厚度与使用保护气体有关,可以防止电极材料的氧化,有利于电极材料的均匀过度,有效改善涂层的质量。〔5强化层的厚度与电极的运动方式有关。电极承受旋转线接触,保证涂层的均匀连续性。同时旋转电极还提高了强化速率。电火花强化技术应用争论1 在模具修复中的应用电火花强化广泛应用于模具强化及零件微量磨损的修复。张SE-5.01振动式电火花外表强化机在CrNi3MoVA钢外表沉积争论。参数选用输出电压70V,工作电容-Ti为电极和较高的电参数,再经油石研磨处理,强化层的硬度为1500HV,率。52 在航空工业中的应用航空航天中的零部件的材料外表消灭破损要求修复和强化的电极材料综合性能很高,钛合金正广泛应用于这一领域。汪瑞DZ2023电极旋转式高能电火花外表强化机对TC12023W,输出电压50～250V,2023HZ,;DZ1400电火花沉积机对TC170V,工作电到磨损,由于钛合金对碳和氧的亲和力大,对磨损部位进展外表渗碳,取得了良好的效果渗碳层的厚度10m,显微硬度为70HRC以上。,凹凸压转子轴端外表受到不同程度的磨损,承受了电火花技术修复,保证了汽轮机的正常运行,取得了良好的经济效益。水蚀。为了提高叶片抗热疲乏性和抗水蚀性,本试验室承受由中科院金属争论所研制的3H-ES-6型电火花外表强化修复机,对25000kW汽轮机末级已水蚀叶片进气边强化,叶片材料为W,电压150V,频率800Hz,氩气保护。经电火花强化处理后,沉积层硬度高,无剩余应力,3～5年内能保持进汽边型线不受水蚀损坏,并可在电厂进展现场修复。电火花强化技术的进展趋势随着现代化工业的快速进展,对大型关键设备的性能和剩余寿命要求越来越高,为了满足工艺、技术的要求,电火花强化技术应在下几个方面,由于电花强化设备性能对沉积层的厚度和质量影响格外大。(2),提高沉积层的质量和沉积效率着手争论,深入争论不