所谓大功率电火花表面强化加工,其基本特点是,当用硬质合金(如T15K6)对钢铁材料(如A3、45#钢等)进行表面放电涂覆、转移和熔渗时,能得到0.1~0.3mm以上厚度的强化层。其设备功率都在一至数千瓦,一般包括直流脉冲电源和大型强化处理装置。
(1)大功率脉冲电源
1)直流电源 采用三相全波硅整流电源,最高输了电压50V,最大输出直流200A。
2)脉冲电路 为RC或RLC弛张式脉冲电路,充电电容在30~2000μF范围内分级组合,放电回路配置电磁式振动工具及旋转式工具。前者用于手动处理,后者用于机械化处理。
(2)强化处理装置
1)电磁式振动头 手动强化工件时使用,其硬质合金电极接脉冲电源正极,工件接负极。一般振动频率为100Hz,由单独开关控制,振幅和振动力分别可调。
2)多电极旋转工具头 用于机械化方式处理时,图中电极采用多电极旋转工具头,工具头按圆周分布有六个具有弹性连接的电极头,分夹持硬质合金电极,并由一台直流伺服电动机直接传动,以实现无极调速。其上有一对电刷接入脉冲电路,可以传导200A的直流。一般工具头的底座可与车床刀架座连接,更换接板也可与铣床或其他机床连接。用机械化方式进行电火花强化时,工具应置于车床的夹头与电源负极。强化处理时电极与工件间的径向进给是通过车床横拖板的滚动导轨、给定配重产生短路压力实现的。工具的轴向进给则利用了车床原来的进给系统。采用此种结构的优点是刚度好,短路加压及拉离可靠;工作频率稳定,调整方便;便于电极冷却和延长更换电极的时间。
(3)大功率电火花强化工艺的应用 大功率电火花强化工艺可以得到较厚的强化层,可以实现机械化强化处理。 因此可以用于大型零件的机械化强化处理,也可以用于较大尺寸缺陷的工模具、零件修复等。所以大功率电火花强化工艺的适用范围很广,举例说话如下。
1)轧辊 材料为GGr15,用硬质合金YG8进行型面强化,处理速度2cm2/min,强化层厚0.15mm不再加工,处理前平均使用寿命8h,轧钢管23t。处理后使用20h,轧钢管57t,为原轧使用寿命的2.5倍。
2)压辊 材料为冷硬铸造铁,用硬质合金YG8进行局部强化,处理速度2cm2/min,强化层厚0.12mm,处理后磨圆,处理前压辊平均使用3个月磨损2.5mm,强化后已使用6个月,为原压辊寿命2倍以上。
3)热锻模 材料3Cr2W8,用YG8硬质合金电极处理。处理速度5cm2/min。原锻造2000只锥齿轮后,模具顶齿部出现横向沟纹,深0.1~0.3mm,用粗—中—精规准修补后恢复使用,继续锻造2000只齿轮,无剥落,尚能继续使用,齿轮热锻模强化修复见图。
4)冷镦模 材料T8,用YG8硬质合金处理型面,处理速度2cm2/min,强化厚度0.1mm,研磨表面后使用寿命为原模具4倍以上。
(4)大功率电火花表面强化的优点
1)大功率电火花强化可以采用手工操作和机械处理。采用机械化和自动化可获得更均匀和粗糙度更细的强化层。
2)机械化和自动化可使强化过程的电气、机械和状态参数稳定,可以达到0.3mm的强化层厚度,处理速度达2~10cm2/min。同时可以提高强化的生产效率,极大地减轻了工人的劳动强度。
3)采用RC脉冲电源,具有简单、实用、可靠和价廉的优点。