永磁磁场与电火花复合沉积的实验分析

使用普通电火花机床进行沉积时会出现加工工件表面沉积层厚度较小、表面粗糙度值较大的问题,针对上述问题做了大量实验研究。基于电火花沉积理论,提出采用永磁磁场与电火花复合沉积的方法,通过永磁场的作用,使铁磁工件材料磁化,从而使铁磁材料因受到一个向下的磁场力而难以脱离工件表面,这样可以使得工件表面沉积层的厚度增大,表面粗糙度值降低,进而提高材料的利用率。     

电极材料对电加工8418钢表面质量的影响研究

采用紫铜电极、Cu W70在变化的峰值电流(I)、脉冲宽度(ton)电参数下加工8418钢,研究电极材料及电参数对电火花加工表面质量的影响。测得了工件表面粗糙度、微观硬度、白层厚度、微裂纹,结果表明:采用紫铜电极加工时工件表面粗糙度(Ra)及白层厚度(WT)均比采用Cu W70时略大,但在精加工放电参数下,电极材料对表面粗糙度的影响区别并不明显。工件表面粗糙度与白层厚度随着峰值电流和脉宽的增大而增大,且峰值电流对白层厚度的增加起主要作用。显微硬度随着与工件表面距离的增大而急剧减小。在低放电能量时,两种电极加工的8418钢表面基本上没有微裂纹,质量较好;在中高放电能量时,紫铜电极加工的工件表面微裂纹的数量比Cu W70电极的要多,但裂纹宽度差别不大。     

炮钢表面电火花沉积NiCrAlY的工艺研究

采用俄SE-5.01振动式电火花表面沉积机在炮钢表面电火花沉积NiCrAlY涂层,研究了沉积层的厚度和工艺参数的关系。结果表明,合理的选择电火花脉冲能量能够控制强化层厚度,提高强化层的表面质量;同时,NiCrAlY沉积层的厚度受比沉积时间影响较小,可以作为已磨损和腐蚀构件的修复电极。     

TC1合金表面新型电火花系统沉积WC-8Co强化层厚度研究

采用DZ4000新型电火花沉积系统在TC1合金表面沉积WC-8Co电极材料，研究多项工艺参数同时变化时沉积层厚度的变化规律。4个沉积层厚度影响因子分别为工作电压、电极转速、放电电容和沉积时间，每个影响因子设定4个工艺水平，进行四因素四水平正交试验。以WC-8Co沉积层厚度作为评价指标，分析试验结果，优化最佳的工艺参数。     

混粉电火花加工Ti-6Al-4V钛合金表面强化研究

以石墨为工具电极,在精密电火花成型机床上进行混粉电火花加工,对Ti-6Al-4V钛合金表面进行强化处理。利用TR200手持式粗糙度仪对传统电火花加工和混粉电火花加工的表面进行粗糙度的测量,并利用SEM、XRD等研究混粉电火花加工参数对加工表面层的影响。在MMU-10G型摩擦磨损试验机上对基体表面、普通电火花加工工件及磁力搅拌混粉电火花加工工件表面进行摩擦磨损试验。磁力搅拌混粉电火花加工使得工件表面的粗糙度降低且随着峰值电流和脉冲宽度的增大而增大,提高了工件表面质量。随着峰值电流和脉冲宽度的增大强化层越均匀、致密性越好且强化层越厚。工件表面还生成了TiC硬质合金相使工件表面耐磨性得到提高,工件表面性能显著改善。混粉电火花加工后工件表面得到强化。     

一种采用电火花加工技术的表面改性方法

研究了一种在普通电火花加工机床上实现金属工件表面改性的新方法。它是在传统电火花加工方法的基础上,通过特制的半烧结体电极,在电火花加工过程中能够在工件表面迅速形成一层硬质碳化物陶瓷,从而达到改善工件表面性能的目的。对这种方法的原理进行了初步的探讨,并在大量实验的基础上,通过厚度测量、硬度梯度测试、X射线衍射分析等一系列实验手段,对沉积层的生成特性进行了详细的分析。最后利用本方法在普通的高速钢车刀上进行了初步应用。试验与分析表明,用电火花加工的方法进行金属表面沉积陶瓷层技术是一种极具潜力的表面改性方法。     

电火花沉积重熔碾轧修整试验

针对电火花沉积层存在的孔隙、微裂纹、表面组织疏松、连续性差及表面质量差等缺陷,提出了电火花沉积重熔碾轧修整加工方法。进行了所提方法与电火花沉积的对比试验,并对制备的沉积层进行了分析。结果表明:重熔碾轧修整时电极对沉积表面有较大的挤压碾轧作用,能有效消除沉积层内部孔隙、微裂纹、组织疏松等缺陷,细化沉积层晶粒结构,提高沉积层的连续性、完整性。电极对沉积层表面有显著的磨削涂覆作用,重熔碾轧修整表面粗糙度为电火花沉积表面粗糙度的76.3%,基本消除了表面孔洞、裂纹等缺陷,提高了沉积层表面质量。     

一种利用WC电极的电火花表面改性技术

研究了1种在普通电火花加工机床上实现金属工件表面改性的新方法。它是在传统电火花加工方法的基础上，采用WC烧结体电极和普通煤油工作液，在工件表面形成1层硬质陶瓷层，从而达到改善工件表面性能的目的。系统地对放电沉积原理进行了探讨，在大量试验的基础上，总结了放电沉积的工艺方法。通过扫描电镜、电子探针、X射线衍射分析、摩擦磨损等一系列试验手段，对形成的沉积层特性进行了定量和定性的分析。试验与分析表明，用电火花加工的方法进行表面处理是1种极具潜力的改性方法。     

超声电沉积制备电火花加工铜电极的研究

电火花加工中,电极是影响加工质量和加工效率的重要因素。电沉积是制备电极材料的有效方法,为了改善沉积层质量,将超声场引入到电沉积中,采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察电铸铜层微观形貌,并测试显微硬度和电火花耐电蚀性。结果表明,超声电沉积得到的铜铸层晶粒更加细小、均匀,致密性好;显微硬度比普通电沉积铜提高20%以上;电极相对损耗低,抗电蚀性能得到提高。     

电火花沉积工艺研究

电火花沉积工艺(ESD)是一种微弧焊工艺,电极材料沉积到基体表面,并与基体冶金结合形成涂层.本文研究了影响沉积层表面粗糙度的工艺参数,其中包括电容、电压、脉冲频率和保护气.通过试验得出,高电压、大电容可以产生高的能量,致使沉积率和表面粗糙度值增大,保护气可以减少材料氧化,使沉积层更光滑.     

超声辅助电火花粉末沉积WC-Ni金属陶瓷涂层的微观结构及摩擦学性能

针对传统电火花沉积工艺中工具电极预制成本高、工艺复杂、材料选择范围受限等问题,提出了一种超声辅助电火花粉末沉积（Ultrasonic-assisted electro-spark powder deposition,UEPD）的新方法。利用UEPD工艺成功地在316L不锈钢基材上制备了WC-Ni金属陶瓷涂层。所制备的WC-Ni金属陶瓷涂层的厚度为89~159 μm,表面粗糙度约为3.672 μm,并且与基材呈现良好的冶金结合。超声振动的引入能够有效改善涂层的成形质量。涂层的微观组织主要由亚微米级细小枝晶组成,主要物相包括FeNi、Cr₃Ni、WC、W₂C、Cr₂₃C₆和Cr₃C₂等。这些细小的晶粒和强化相使金属陶瓷涂层的硬度明显增加,平均硬度达到980.68 HV,约为基材的4.1倍。摩擦磨损性能测试表明,金属陶瓷涂层的磨损率相比基材和不含WC的Ni基合金涂层分别降低了50.7%和37.7%,并且还表现出明显低于二者的摩擦因数。WC-Ni金属陶瓷涂层的主要磨损机理为疲劳磨损和磨粒磨损,其中高硬度表面和具有颗粒流润滑效果的磨屑层是金属陶瓷涂层实现高耐磨、低摩擦的主要原因。UEPD工艺相比于传统的电火花沉积工艺省却了复杂的工具电极预制过程,其工艺更简单,成本更低廉、材料选择更广泛,并且所制备的涂层也表现出良好的成形质量和性能。这为电火花沉积技术的发展提供了一种新的思路。     

2Cr13不锈钢表面电火花强化及磨损和冲蚀行为研究

采用电火花表面沉积(ESD)技术,选用YG-8硬质合金和石墨两种电极,对2Cr13不锈钢进行表面强化处理。研究了强化层深度的影响因素,采用辉光放电谱仪(GDS)测试强化层元素分布,用X射线衍射仪(XRD)分析组织结构,用球盘磨损试验机评价耐磨性能,用喷砂型冲蚀装置评价冲蚀性能。结果表明:强化层与基体为冶金结合,其深度随电源电压增加而增大,Ar气保护能有效地降低强化层中N、O含量。石墨电极强化层存在大量的Fe3C、奥氏体和少量石墨;硬质合金电极强化层存在大量的W2C、Co6W6C和WC1-x。经YG-8和C电极强化后,2Cr13不锈钢表面的硬度大幅度提高,摩擦系数明显降低,粘着磨损得到有效的控制,耐磨性能得到显著的改善。在10°小冲蚀角条件下,强化层明显提高了基体的抗石英砂冲蚀性能,而90°垂直冲蚀时,强化层的抗冲蚀性能却不及基体,原因是强化层韧性不及基材。     

超高速滑动电接触CuCrZr合金轨道表面磨损机制及电接触性能

电磁轨道发射具有典型超高速滑动电接触特性（出口速度大于等于2 000 m/s）,电磁轨道表面会发生磨损。为研究轨道表面磨损状态与接触电阻之间关系,通过开展电磁轨道发射试验,研究发射后的CuCrZr轨道表面沉积层的形成与磨损机制,揭示枢轨间静态接触电阻的演变规律,总结沉积层的形成与接触电阻的关联关系。结果表明：沿着发射方向,轨道表面沉积层覆盖面积逐渐增大,沉积层的形成机制由摩擦材料转移变为电枢表面熔化飞溅,表面磨损特征由机械磨损向电气磨损转变;由于轨道不同位置沉积层形成原因不同,导致表面粗糙度分布不一致,枢轨间静态接触电阻随接触沉积层形貌特征改变呈现上升、下降及波动3个变化阶段;并且枢轨间静态接触电阻随着接触压力的增大而减小。研究成果对电磁轨道发射装备的研究及发射动力学研究具有理论价值。     

Influence of cutting condition on white layer induced by high speed machining of hardened steel

White layer formed on machined surface during dry and hard high speed machining has great influence on workpiece performance. Studying machined surface white layer is significant to improve the machinability and surface quality of workpiece. Experiments of dry and hard high speed machining of GCr15 bearing steel and 40CrNiMoA alloy steel were carried out with PCBN inserts, the phase composition and the thickness of white layer were studied experimentally; the formation mechanism of the white layer were studied; effects of cutting parameters, carbon content of substrate material on white layer thickness were analyzed; effects of cutting speed on retained austenite content in machined surface were also summarized. Results show that the microstructure of white layer consists of cryptocrystalline martensite, retained austenite and carbide; the white layer is formed by martensitic transformation; the white layer thickness and the retained austenite content of machined surface increase firstly and then decrease with cutting speed; the white layer thickness increases with flank wear and carbon content.     

空气中微细电火花沉积与去除可逆加工技术研究

论述了一种新的电火花加工方法。它使用通用的电火花成形加工机床,利用常见的电极材料,在空气介质中,通过脉冲放电在工件表面上沉积生长电极材料,再通过反转极性和适当的轨迹控制对所生成的沉积材料进行有选择的去除加工,进而实现材料的生长与去除可逆加工。通过对电火花加工理论的研究,预测和论证了实现这一新加工方法的可能性和实现条件。通过试验成功地将钢、铜和钨三种电极材料沉积到工件上,形成直径为 100~240 mm、高度为1 000~2 500 mm的微小圆柱体。并对沉积物进行了选择去除,实现了在同一设备上的可逆电火花加工。对沉积材料的致密性、硬度及其与工件的结合强度等进行了系统的分析,表明沉积物组织致密、坚硬,可以满足功能材料的要求。     

A study on the mirror surface machining by using a micro-energy EDM and the electrophoretic deposition polishing

In order to achieve a mirror-like workpiece surface by EDM, a micro-energy EDM or a manual lapping is normally used. However, both methods are time consuming and economically unattractive. To have better performance, a sinking EDM machine was first used in this research on SKD 61 for a micro-energy discharge process followed by the electrophoretic deposition (EPD) process to coat Al₂O₃ particles uniformly on a rotation electrode. The precision polishing process was then applied on the discharged workpiece with suitable parameters including the voltage, electrode rotating speed, pH value of electrolyte, and abrasive concentration. After the EDM process, the surface roughness and the recast layer thickness of a workpiece could also be reduced. The experimental data showed that when 0.3 μm of Al₂O₃ particles was used for the EPD polishing process, the initial roughness of a discharge surface could be improved from 0.52 μm Ra (6.50 μm Rt) to a mirror-like surface of 0.068 μm Ra (0.742 μm Rt). Also, the total working time could be reduced significantly to within the range of 5 to 10 min.     

Numerical modelling of surface topography in superabrasive grinding

A numerical simulation technique has been developed to generate the grinding wheel topography using square pyramidal grits. The ground workpiece surface has also been generated simulating the trajectory of all the abrasive grits and removing the interfering material. The average workpiece surface roughness is calculated and the effects of different grinding parameters on the average surface roughness of the generated workpiece have been studied. Finally, the variation of surface roughness with the maximum uncut chip thickness has been studied.     

MICRO ELECTRICAL DISCHARGE MACHINING DEPOSITION IN AIR

A new deposition method is described using micro electrical discharge machining (EDM) to deposit tool electrode material on workpiece in air. The basic principles of micro electrical discharge deposition (EDD) are analyzed and the realized conditions are predicted. With an ordinary EDM shaping machine, brass as the electrode, high-speed steel as the workpiece, a lot of experiments are carried out on micro EDD systematically and thoroughly. The effects of major processing parameters, such as the discharge current, discharge duration, pulse interval and working medium, are obtained. As a result, a micro cylinder with 0.19 mm in diameter and 7.35 mm in height is deposited. By exchanging the polarities of the electrode and workpiece the micro cylinder can be removed selectively. So the reversible machining of deposition and removal is achieved, which breaks through the constraint of traditional EDM. Measurements show that the deposited material is compact and close to workpiece base, whose components depend on the tool electrode material.