【正文】 ⑵ 按照畢業(yè)論文進度表將階段任務(wù)在指定的時間段完成，上交指導教師審閱。六、其它⑴ 嚴格遵守學院的作息時間，做好考勤工作。研究電火花沉積和等離子熔覆工藝應(yīng)注意根據(jù)不同的工作環(huán)境采取不同的沉積工藝，以滿足實際生產(chǎn)需要。4. 沉積層耐磨性能的影響因素以及磨損機理的研究 針對沉積層在不同服役條件下耐磨性能變化的問題，研究各因素對沉積層耐磨性的影響進行系統(tǒng)研究。用等離子熔覆設(shè)備采用不同的合金粉末在鑄鋼或合金鋼基體上熔覆合金層。2006)，2006[5] 王建升 [ J] .《中國表面工程》，2003[6] 李慧娟. 航空發(fā)動機渦輪葉片封嚴篦齒電火花表面強化設(shè)備的研制[ D] .北京：中國地質(zhì)大學，2006[7] [期刊論文]機械工程材料 2006(12)[8] 王建升，孟惠民，樊自栓，等．鑄鋼軋輥電火花沉積YG8涂層的組織結(jié)構(gòu)和性能[ J]北京科技大學學報，2009,31(9)：1152－1151[9] [期刊論文]材料熱處理學報 2008(2)[10] 馮弘，王耀武，田林海，等．H13鋼表面電火花沉積鉬涂層的摩擦磨損特性研究[ J]．熱加工工藝，2010, 39(4):9698[11] 高玉新，徐東， 鋼電火花沉積超細涂層的摩擦磨損性能[ J].科學技術(shù)與工程，2010，10（34）：6366[12] 羅成，董仕節(jié)， 鋼表面電火花沉積TiB2 涂層特性研究［J］.模具工業(yè)，2009，35（3）：6366[13] 喬生儒，韓棟，[ J].機械工程材料，2004, 28(8):79[14] ［M］.北京：機械工業(yè)出版社，1987：6466[15] 張富巨，華愛兵，徐　鍇，等．[ J]．焊接學報，2004，25（3）：113116[16] Di ping GuWeisheng Zhu Shigen. Effect of electrospark alloying process on microstructure and properties of the coating[ J] . Journal of Dong hua University, 2002, 19( 4) : 95～97[17] Materialia,47(11)(2002):725附錄一 任務(wù)書一、畢業(yè)（設(shè)計）論文的目的本次畢業(yè)（設(shè)計）論文綜合訓練學生金屬塑性成形理論、金屬表面改性技術(shù)等所學的有關(guān)知識，結(jié)合實際獨立完成課題的工作能力，培養(yǎng)學生綜合運用所學的知識在本次畢業(yè)設(shè)計（論文）中去發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、解決問題，增強學生工程設(shè)計能力，同時對學生的試驗?zāi)芰?、外語水平、計算機運用水平、書面及口頭表達能力進行考核。通過研究分析了沉積層的厚度隨時間變化，得出的結(jié)論主要包括： 以WCCo硬質(zhì)合金為電極，基材（H13鋼）在大功率長時間沉積時，白亮層中主要含有C、C、C、Si C等成分；可知電火花沉積對沉積層的相結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響； 經(jīng)過大功率電火花沉積強化，沉積層的硬度為1500HV,對于基材有所提高； 在電火花沉積層中，電極材料中的鎢元素和鈷元素在白亮層中的較多，在過渡層和熱影響區(qū)含量逐漸下降；基體材料中的鉻元素、鐵元素、釩元素在熱影響區(qū)含量較多，并向表層擴散，所以白亮層中含有一定的鉻 元素、鐵元素以及釩元素，可見電火花沉積是一個合金化的過程。由實驗結(jié)果分析可知，基材（H13鋼）在隨時間變化沉積時，沉積層厚度并不是隨著時間的延長而無限增厚,達到一定厚度后延長沉積時間反而會使沉積層變??；通過金相照片可以看見白亮層情況惡化，沉積層破碎減薄,孔隙較多,產(chǎn)生撕裂、碎化的傾向更嚴重,有的地方出現(xiàn)脫落現(xiàn)象,沉積層質(zhì)量較差；主要原因是由于電火花表面沉積是利用火花放電的能量使金屬材料在瞬間熔化甚至氣化,然后又急劇地冷卻而凝固,在這種驟熱驟冷的過程中,沉積層內(nèi)部存在著熱應(yīng)力,反復的熱作用使沉積層產(chǎn)生熱疲勞,達到一定程度后便產(chǎn)生裂紋而最后崩裂,導致碎化、脫落現(xiàn)象的出現(xiàn)。 基材（H13鋼）在隨時間變化沉積時，沉積層厚度并不是隨著時間的延長而無限增厚,達到一定厚度后延長沉積時間反而會使沉積層變薄。追求沉積效率，減少沉積時間，就不能得到較大厚度的沉積層；另一方面，沉積時間過長不但不能得到更大厚度的沉積層，反而會影響沉積層質(zhì)量。在用單一電極沉積時，隨著沉積時間的增加，電極材料的物質(zhì)遷移量增加，被沉積試樣表面的合金成分逐漸接近電極材料的成分，此時遷移到試樣表面的電極材料將減少，最終沉積層厚度達到最大值并停止增加。 沉積過程中在H13鋼基體表面上熔覆WCCo硬質(zhì)合金電極材料，沉積層反復經(jīng)受冷熱作用造成很大的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，使其熱學性能和力學性質(zhì)發(fā)生變化，形成的沉積層塑性、韌性變差，最終在沉積層內(nèi)產(chǎn)生熱疲勞裂紋。在基體材料中，碳元素、錳元素、鐵元素以及鉻元素均向表面擴散，在較短的時間內(nèi)形成較薄的沉積層，結(jié)果導致白亮層中具有一定量的鐵元素和鎢元素，以及一些少量的錳元素、鉻元素、碳元素等。對形成的沉積層進行實驗，通過X衍射分析后，在白亮層中，Co元素和W元素有明顯的增加，白亮層中碳元素和鐵元素明顯減少。另一方面，電極和基體不斷撞擊產(chǎn)生的溫度和彈性形變也加速了組織的細化。在熱影響區(qū)，其組織主要是回火馬氏體，這層原始組織在電火花放電的高溫作用下受到影響，受熱溫度不同，所以腐蝕后的顏色也是由深到淺。三、SEM檢測 SEM設(shè)備采用JSM6701F型掃描電鏡，并觀察沉積層表面形貌和截面組織，設(shè)備如圖313所示。 實驗方法一、 XRD檢測 沉積層的相組成的分析用的是日本瑪珂科學儀器公司生產(chǎn)的21KW超大功率XRD衍射儀，如圖311所示。拋光流程：總共分兩步進行，分別為粗拋和細拋。 圖37 金相砂紙 圖38 打磨后的試樣 拋光處理 我們采用的是PG2C型金相試樣拋光機，其基本組件包括拋盤、底座、拋光織物、拋光罩及蓋等。細磨包括機械和手工磨光兩種，其目的是消除一些遺留的表面缺陷凹痕等，為下一步的拋光做準備。熱鑲嵌的試件為4050分鐘，溫度為100140℃，每次熱鑲嵌的時間可控制在8min10min。去適量的黑色膠木粉與金屬粉末，按照1：1的比例進行混合，并攪拌均勻得到混合粉；二、裝粉。進行線切割后，金屬沉積層不方便直接打磨，需要應(yīng)經(jīng)過鑲樣處理。角度，上下移動，移動幅度為1~2mm；左右進行擺動沉積，擺幅約為10～40mm，擺動的速度要及時進行調(diào)整，原則上應(yīng)能夠使沉積層均勻覆蓋工件表層。 圖31 WCCo硬質(zhì)合金電極棒 圖32 H13鋼 Fe Cr Mn Mo C V % ~%~%~%~%~% 表31 H13鋼化學成分 工藝參數(shù) 功率（W）電壓（V）比沉積時間（min/cm2） 頻率(HZ) 保護氣工藝11400W100V 4 700 氬氣 表32 DL4000型電火花沉積／堆焊機參數(shù) 試樣沉積設(shè)備的安裝與調(diào)試 （1）在主機箱的對應(yīng)插座上面分別正確連接電源輸入插頭、沉積槍連接插頭、保地線插頭、護氣輸入輸出插頭等；（2）在氬氣瓶上安裝氣體流量計，檢查氬氣瓶是否漏氣：將氬氣流量計安裝到氬氣瓶上，將機箱保護氣輸入接口與氬氣流量計出口相連接；（3）將220V、50Hz的輸入電源用接在三孔插頭（15A）、插座，同時將地線連接在工件上；（4）打開電源開關(guān)，開啟機箱電源開關(guān)，能觀測到電源指示燈開啟，同時機箱內(nèi)冷卻，風扇開始轉(zhuǎn)動；（5）拿好旋轉(zhuǎn)電機，并按下開關(guān)，檢查電極是否正常旋轉(zhuǎn)，保護氣體是否連續(xù)舒暢；（6）旋轉(zhuǎn)電機正常工作時，將旋轉(zhuǎn)的電極與工件的表面輕觸，檢查電火花是否正常出現(xiàn)，正常出現(xiàn)電火花則證明工作正常。 表面預(yù)處理檢查工件表面看是否有油污，如果有的話，可以用油污洗滌劑進行清理，沒有的話，可直接進行第二步；仔細觀察工件表面的的氧化層，然后用銼刀輕輕銼去氧化層，然后用砂紙小心的打磨其表層，直到工件表面露出嶄新潔凈的金屬表面為止；用汽油或者丙酮清洗焊條表層的油脂以及工件表層；最后，應(yīng)仔細檢查工件表面是否有損傷，如劃痕、凹痕等，特別是那些與碳鋼件接觸造成的損傷應(yīng)及時的進行打磨清理，處理干凈為止。如碳化鎢硬質(zhì)合、碳化鎢基的硬質(zhì)耐磨合金以及硼化物等作為電極可提高零件表面耐磨性；鈦鋁合金、優(yōu)質(zhì)鎳基耐蝕合金、不銹鋼等可提高零件的耐腐蝕性；另外還有一些難熔的金屬電極材料以及Fe，Ni，Cr等合金。另外，應(yīng)該根據(jù)需求來選擇所用的材料，但是有一點應(yīng)特別注意，選用的電極材料必須具有導電性。所以，經(jīng)過電火花沉積工藝，工件的表面會形成一層致密的冶金結(jié)合涂層，并不是像傳統(tǒng)的表面加工工藝一樣進行簡單意義上的涂敷。通過對火花沉積實驗和電火花沉積過程進行分析后，可以得知脈沖電源還可在電極和零件發(fā)生短路時提供一定的短路電流，從而得到一定的沉積層：其次，為了以較快的速度進行沉積工藝，必須提供較高的放點頻率；第三，根據(jù)沉積工藝要求能方便地調(diào)整電氣參數(shù)；第四，為了盡量節(jié)儉電源的消耗，應(yīng)盡量提高電能的利用率。通過對沉積時間的控制和沉積參數(shù)的調(diào)節(jié)，可以獲得不同的沉積層厚度和質(zhì)量，得到不同的效果，并且可作為最終的工序使用，可在現(xiàn)場進行操作，用銼刀等工具進行鉗工修理，不用拆卸被修復件，操作方法簡單，對工作人員的要求較低，也不會產(chǎn)生污染物、有毒氣體污染環(huán)境。并且，在整個沉積過程中由于電火花放電時間很短，熱作用只發(fā)生在表面很小的區(qū)域，因此不會使工件熱變形或退火。在圖c的階段中，電極材料逐漸與工件材料相接近至接觸，并在接觸點處流過短路電流,并通過一定的壓力作用于電極，使相接觸的局部繼續(xù)加熱,使熔化的材料相互粘結(jié)并擴散形成熔滲層。其中在低壓擊穿條件形成階段過程中,如圖a所示,電路暫時處于斷路狀態(tài)。通過電火花沉積工藝，基體的物理性能（硬度、強度和耐磨性等）、化學性能以及機械性能等據(jù)得到改善，其工作示意圖如圖21所示。 為了深入研究沉積層的特性與沉積機理，研究出更加穩(wěn)定、高效、可靠的沉積技術(shù)，本文將采用WCCo硬質(zhì)合金作為電極材料來沉積H13鋼，并通過實驗設(shè)備來分析研究其沉積層隨沉積時間的變化規(guī)律及成因。為了獲得最佳的沉積層質(zhì)量，應(yīng)實驗研究不同工件和材料的沉積工藝參數(shù)，并通過控制、選擇沉積參數(shù)來實現(xiàn)；為了使電火花沉積工藝獲得更強的生命力，同一沉積表面應(yīng)用多種電極材料沉積工藝；研究復合沉積工藝，如電刷鍍電火花沉積，激光電火花沉積，可以在沉積面應(yīng)用多種沉積工藝。對于沉積層來說，其質(zhì)量和厚度受電火花沉積設(shè)備的影響很大，與傳統(tǒng)的強化機相比，現(xiàn)在的設(shè)備制備的沉積層厚度基本已達到應(yīng)用的要求，然而與一些其他表面處理技術(shù)設(shè)備相比，電火花沉積設(shè)備的效率較低，沉積層均勻性差，且大多是手工操作的小功率設(shè)備，因此，今后的發(fā)展方向應(yīng)該是毫米級沉積層厚度，均勻性好，高效率，機械化、自動化高的大功率設(shè)備。可以明顯的看出，在研究中，對沉積層組織結(jié)構(gòu)，沉積工藝，機理等方面的的研究不多，而且這些研究的全面性方面也存在一些問題。在這些影響因素中，主要有電極振動方式，介質(zhì)成分，以及電極材料等。在北京，山西，云南，山東，廣東，黑龍江，甘肅，并在隨后的四年當中，成功地修復了許多地區(qū)中型電廠的百余件同類產(chǎn)品。通過這一系列的研究后，得出了影響強化效果的一些因素。日本牧野（牧野）于1980年發(fā)明了第一臺數(shù)字控制放電加工機。20世紀60年代，晶體管和可控硅脈沖電源的使用，對提高能源利用效率和降低工具電極損耗，擴大調(diào)諧范圍的粗精加工等方面起到了相當大的作用。表1顯示了電火花沉積的新型設(shè)備與國產(chǎn)強化機、日產(chǎn)設(shè)備性能的比較： 表11 新型設(shè)備、國產(chǎn)及日產(chǎn)強化機性能比較 電火花沉積的理論研究現(xiàn)狀 國外許多學者對傳統(tǒng)電火花表面強化理論的研究作