【正文】 的裝置設(shè)備，只需在氨氣或空氣中進(jìn)行，因此，設(shè)備有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、工作臺(tái)等機(jī)械構(gòu)件，花費(fèi)較低，移動(dòng)和搬運(yùn)也非常方便，為大規(guī)模推廣應(yīng)用提供了有力的條件。 圖22 電火花沉積 電火花沉積強(qiáng)化的特點(diǎn) 電火花沉積強(qiáng)化工藝與傳統(tǒng)的熱噴涂，化學(xué)熱處理等表面強(qiáng)化工藝相比具有很多獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)，具體表現(xiàn)為：可對(duì)一般的幾何形狀的曲面、平面等進(jìn)行沉積，也可對(duì)表面進(jìn)行局部沉積，以提高耐磨性和硬度。在此階段中，電極和工件材料表面在高溫的作用下會(huì)產(chǎn)生局部熔化或氣化。 電極與工件分離階段，此過(guò)程如圖21所示: a) 電極移向工件 b) 火花放電 c) 電極擠壓熔化區(qū) d) 電極離開工件 圖21 電火花沉積過(guò)程的電極狀態(tài)此過(guò)程主要強(qiáng)調(diào)強(qiáng)化過(guò)程中電極運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的階段性變化。第二章 電火花沉積原理及沉積設(shè)備 電火花沉積原理、過(guò)程及特點(diǎn) 電火花沉積原理 電火花沉積技術(shù)是電火花加工的一種，它的基本原理包括是儲(chǔ)能電源在振動(dòng)器的作用下使電極以較高的的頻率與工件之間產(chǎn)生電火花放電，在～內(nèi)工件與基體相接觸的部分可以高達(dá)8000℃～25000℃，在高溫的條件下，局部材料熔化、等離子化以及氣化，電極材料發(fā)生融化，電極材料高速擴(kuò)散到工件的表層，從而在基本表面形成一層合金結(jié)合性的強(qiáng)化層。 這些研究工作的目的，是在原有的基礎(chǔ)上更深層次上提高沉積工藝的生產(chǎn)效率、穩(wěn)定性以及可靠性，以適應(yīng)不同零件的沉積要求。目前，電火花沉積工藝已經(jīng)在輕工、交通、紡織、農(nóng)業(yè)機(jī)械、機(jī)械制造、電機(jī)、電器、化工等行業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，很多工具、模具的零部件都采用此技術(shù)進(jìn)行表面強(qiáng)化，所以，應(yīng)該加強(qiáng)電火花沉積技術(shù)在水利水電、冶金、醫(yī)療器械等行業(yè)中的應(yīng)用，尤其是發(fā)電行業(yè)的發(fā)電葉輪，冶金行業(yè)的各種軋輥等的表面沉積和修復(fù)中應(yīng)用前景十分廣闊。因此，對(duì)于新技術(shù)、新工藝的要求，電火花沉積技術(shù)應(yīng)可以下方面重點(diǎn)發(fā)展： 加強(qiáng)電火花沉積設(shè)備的更新?lián)Q代。電火花表面光潔度和沉積涂層厚度的分析方面，趙樹萍在遼寧有過(guò)編譯；關(guān)于電火花沉積不銹鋼1Crl8Ni9Ti，中國(guó)科學(xué)網(wǎng)站對(duì)其后沉積層的抗高溫氧化性做過(guò)報(bào)道。因此，在關(guān)于強(qiáng)化性能影響因素方面的研究中，很多學(xué)者都做了大量的研究，以期事先預(yù)測(cè)強(qiáng)化層的特性。 1999年，在中國(guó)表面工程研究所，農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所與哈爾濱汽輪機(jī)廠完成了電火花堆焊工藝表面的合作，首次成功修復(fù)電廠30萬(wàn)千瓦的發(fā)電機(jī)軸密封磨損的表面，從而解決了許多類似案例技術(shù)問(wèn)題，如刷涂料的性能差，損壞，無(wú)法修復(fù)的焊接，噴涂、粘接強(qiáng)度不夠等缺陷。 前蘇聯(lián)學(xué)者通過(guò)研究后發(fā)現(xiàn)，在提高工具表面質(zhì)量的方法方面，非接觸火花放電系統(tǒng)的前景相對(duì)來(lái)說(shuō)是最好的，因?yàn)闉榱吮ＷC必要的生產(chǎn)率，采用了高頻獨(dú)立式脈沖發(fā)生器，以及減少單個(gè)脈沖能量等，并對(duì)強(qiáng)化層可能出現(xiàn)的一些基本形式進(jìn)行了研究。20世紀(jì)80年代，工業(yè)級(jí)CPU控制，G代碼編輯功能等大大提高了使用性能。那么高功率管，閘流管，與其他高頻脈沖電源的使用，使生產(chǎn)率可以在相同的表面粗糙度條件得以改善。近些年來(lái)，強(qiáng)化機(jī)的研制已有所突破，在中國(guó)農(nóng)機(jī)院所，一種新型脈沖發(fā)電電火花沉積設(shè)備被研制出來(lái)，它采用了先進(jìn)的功率開關(guān)元件IBGT，計(jì)的一套控制電路大大提高了放電能量，可用于控制設(shè)備的充放電過(guò)程，且加工過(guò)程的可靠性和穩(wěn)定性均有所提高；西安慶安集團(tuán)有限公司作為航空第一集團(tuán)的附屬，研制出了zs116型號(hào)的電火花強(qiáng)化機(jī)，使用了旋轉(zhuǎn)電極，放電能量均衡，能夠用于多種電火花強(qiáng)化加工，并且電流調(diào)節(jié)范圍也很大，沉積層的質(zhì)量和厚度都得到了提高，同時(shí)表面粗糙度也有所降低。電火花加工的原理如圖5所示。這些手工操作設(shè)備主要用于刀具和模具的表面強(qiáng)化，功率不是很大，一般都在200W以內(nèi)。前蘇聯(lián)對(duì)Y JI P系列電火花表面強(qiáng)化機(jī)的研制做出了突出的貢獻(xiàn)，同時(shí)，在工藝學(xué)研究所，中央機(jī)器局對(duì)M E系列電火花表面強(qiáng)化機(jī)械儀器投入了大量的研究。電火花沉積的應(yīng)用效果和應(yīng)用范圍收到其設(shè)備和工藝水平的限制，所以，在擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，提高生產(chǎn)效率、穩(wěn)定性以及可靠性方面，更加深入的研究和探討沉積設(shè)備的制造水平和工藝水平有著深遠(yuǎn)的意義。 在現(xiàn)代化的生產(chǎn)加工中，維修的重要性與固定資產(chǎn)的重要性不分伯仲，零件的維修以及機(jī)械設(shè)備的修復(fù)等變得越來(lái)越重要，可以說(shuō)，維修是一種生產(chǎn)力。在加工過(guò)程中，硬質(zhì)合金如TIC、WC等電極材料作為陽(yáng)極，也就是工作電極，金屬工件作為陰極，利用氫氣中陽(yáng)極和陰極之間的電火花放電作用產(chǎn)生的高能量，在極短的時(shí)間內(nèi)（105～106s）使相接觸的部位達(dá)到8000～25000℃的高溫，火花放電的能量能夠?qū)㈦姌O材料移動(dòng)到基體的工作表面，從而形成沉積層。與上述表面強(qiáng)化方法相比，電火花沉積處理作為一種新的表面處理工藝方法，是一種集經(jīng)濟(jì)性、簡(jiǎn)便性以及靈活性于一體的加工工藝，同時(shí)又可以顯著提高工件的耐磨性和表面硬度。為了得到具有良好耐腐蝕性、耐磨性以及耐熱性等的超硬化合物涂層，可以在PVD處理過(guò)程中使用不同的的蒸發(fā)物質(zhì)和反應(yīng)氣體。這種加工工藝廣泛應(yīng)用在大規(guī)模集成電路中，經(jīng)過(guò)化學(xué)氣相沉積處理后，表面處理膜的密著性得以提高，同時(shí)也可防止拉伸、彎曲等產(chǎn)生的劃痕。 圖14 等離子噴涂 氣相沉積鍍膜 等離子噴涂氣相沉積技術(shù)（vapor deposition ），是利用氣相原子或分子在真空中發(fā)生的物理化學(xué)變化，在基體材料的的表面形成具有特殊的金屬或涂層的技術(shù)。噴涂的質(zhì)量有保障。特殊涂層具有良好的耐磨性、耐腐蝕性、導(dǎo)電性、耐高溫性等性能，工藝很容易控制且重復(fù)性優(yōu)良。上世紀(jì)八十年代，超音速火焰噴涂工藝逐漸發(fā)展起來(lái)。電弧噴涂工藝是一種較為常見(jiàn)的合金噴涂工藝，廣泛應(yīng)用于實(shí)際應(yīng)用工程中鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕，機(jī)器零件修復(fù)等，由于其優(yōu)異的防腐蝕性，所以在一些軍事機(jī)械的修復(fù)工程中的應(yīng)用也較為普遍。也就是說(shuō)，電弧噴涂的熱源為電弧，預(yù)處理后的工件表面經(jīng)過(guò)霧化的熔化例子高速撞擊形成涂層。因此，熱噴涂處理后應(yīng)對(duì)涂層做相應(yīng)的消除殘余應(yīng)力的處理。另外，操作者還需要穿戴眼睛、耳朵保護(hù)裝置，因?yàn)榭諝庵胁粌H有粉塵，還有很強(qiáng)的紫外線輻射、電弧以及強(qiáng)烈的光等，同時(shí)噪聲也比較大，所以這樣的防護(hù)措施對(duì)于操作者來(lái)說(shuō)是必不可少的。 熱噴涂技術(shù)作為一種材料表面加工技術(shù)，在改善零件表面性能方面具有的優(yōu)點(diǎn)有：基體的熱溫度可控，可以使基體的溫度不至于過(guò)高，從而零件不至于變形；由于涂層的厚度可控，因此可以根據(jù)需求進(jìn)行選擇；一些合金，陶瓷，以及眾多的金屬均可作為噴涂材料，所以可用于噴涂材料種類繁多，圖層的成分和性能能夠均可制備，可用于各種基體的表面加工處理。在加工過(guò)程中，沉積過(guò)程不能連續(xù)進(jìn)行，工件要與裹著浸滿鍍液包布的鍍筆以一定的壓力相接觸，在一定得電流和電壓環(huán)境下，兩者做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這樣就利用了電鍍液中的非金屬陽(yáng)離子或金屬在工件相接觸的部位產(chǎn)生極化反應(yīng)，從而發(fā)生電化學(xué)沉積，經(jīng)過(guò)堆積形成鍍層[1]。 電刷鍍技術(shù) 電刷鍍（electrochemical machining ），是一種在工件表面利用電解的方法獲取鍍層的加工過(guò)程。在滲碳中，按照滲碳劑的不同，具體可劃分為氣體滲、固體滲和液體滲碳，在實(shí)際加工生產(chǎn)過(guò)程中，體滲較為常用。不同的鋼件采用化學(xué)熱處理后會(huì)得到不同的組織，例如，為了獲得合金鋼件的彌散硬化表層，也可用滲氮方法可實(shí)現(xiàn)；為了得到高碳馬氏體硬化表層，可以考慮采用鋼件滲碳淬火法。利用滲碳、滲氮等表面熱處理工藝，可以有效的提高零件的疲勞強(qiáng)度，在零件表面強(qiáng)化的同時(shí)形成殘余壓應(yīng)力。滲入不同的元素會(huì)產(chǎn)生不同的效果，所以應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行選擇。經(jīng)過(guò)化學(xué)熱處理后的零件表層由于發(fā)生了結(jié)構(gòu)和成分的變化，相當(dāng)于把表層替換成了一種新的深入合金元素的的物質(zhì)材料，而底部仍然是原始的母材。 在這些表面處理方法中，主要包括化學(xué)熱處理技術(shù)、電刷鍍技術(shù)、熱噴涂技術(shù)、氣相沉積鍍膜技術(shù)等；近幾十年中發(fā)展起來(lái)的表面處理技術(shù)包括電火花沉積、熱噴涂、TD處理等都具有自己的優(yōu)勢(shì)和特色。因此，為了增加經(jīng)濟(jì)效益，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和性能，以及工具的壽命，對(duì)加工工具和零件的表面進(jìn)行強(qiáng)化處理已經(jīng)迫在眉睫，各行業(yè)也急需這方面技術(shù)的研究。 deposition time 第一章 緒 論 選題的背景及意義 自改革開放以來(lái)，工業(yè)技術(shù)的發(fā)展極大的推動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的崛起。 關(guān)鍵詞: 電火花沉積； WCCo沉積層；沉積層厚度；沉積時(shí)間 Abstract The new spark deposition equipment uses WCCo carbide as electrode materials, and H13 steel as substrate material to make spark deposition process experiments,which leads to a more indepth study about the organizational structure of the electric spark deposition layer. Through the process test, effect of deposition time on deposition layer thickness,microstructure of deposited layer by X ray diffraction,hardness and wear resistance of the experimental determination of the hardness of deposited layer experiment and wear resistance,the electric spark deposition time impact on phase structure of sedimentary layer. From the analysis of experimental results,the substrate(H13steel)in the change with time of deposition,deposition layer thickness and not with the extension of time and infinite thickening,prolong the deposition time reaches a certain thickness but will make the deposition layer bees thinner。 目 錄摘 要 IAbstract II第一章 緒 論 1 選題的背景及意義 1 化學(xué)熱處理技術(shù) 1 電刷鍍技術(shù) 2 熱噴涂技術(shù) 4 氣相沉積鍍膜 7 電火花沉積 8 電火花沉積工藝的發(fā)展概況 9 電火花沉積的理論研究現(xiàn)狀 10 電火花沉積工藝的發(fā)展趨勢(shì) 12 13 研究?jī)?nèi)容 13 測(cè)試工具 13第二章 電火花沉積原理及沉積設(shè)備 14 電火花沉積原理、過(guò)程及特點(diǎn) 14 電火花沉積原理 14 電火花表面強(qiáng)化的沉積過(guò)程 14 電火花沉積強(qiáng)化的特點(diǎn) 15 沉積設(shè)備的結(jié)構(gòu) 16 電火花沉積材料的選擇 17第三章 實(shí)驗(yàn)過(guò)程及分析 19 表面預(yù)處理 19 基材的選取與制備 20 試樣沉積 21 沉積層線切割 22 鑲樣處理 23 后期處理 24 實(shí)驗(yàn)方法 25 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 27 電火花沉積層顯微觀察 27 電火花沉積層成分分析 28 電火花沉積層相結(jié)構(gòu)分析 29 電火花沉積層隨時(shí)間變化規(guī)律.........................................................................29 本章小結(jié) 30第四章 結(jié) 論 32參考文獻(xiàn) 33致 謝 35附錄一 任務(wù)書 36附錄二 開題報(bào)告 39附錄三 中文譯文 47附錄四 外文原文 5538 / 42 摘 要