所謂大功率電火花表面強化加工,其基本特點是,當用硬質合金(如T15K6)對鋼鐵材料(如A3、45#鋼等)進行表面放電涂覆、轉移和熔滲時,能得到0.1~0.3mm以上厚度的強化層。其設備功率都在一至數千瓦,一般包括直流脈沖電源和大型強化處理裝置。
(1)大功率脈沖電源
1)直流電源 采用三相全波硅整流電源,最高輸了電壓50V,最大輸出直流200A。
2)脈沖電路 為RC或RLC弛張式脈沖電路,充電電容在30~2000μF范圍內分級組合,放電回路配置電磁式振動工具及旋轉式工具。前者用于手動處理,后者用于機械化處理。
(2)強化處理裝置
1)電磁式振動頭 手動強化工件時使用,其硬質合金電極接脈沖電源正極,工件接負極。一般振動頻率為100Hz,由單獨開關控制,振幅和振動力分別可調。
2)多電極旋轉工具頭 用于機械化方式處理時,圖中電極采用多電極旋轉工具頭,工具頭按圓周分布有六個具有彈性連接的電極頭,分夾持硬質合金電極,并由一臺直流伺服電動機直接傳動,以實現無極調速。其上有一對電刷接入脈沖電路,可以傳導200A的直流。一般工具頭的底座可與車床刀架座連接,更換接板也可與銑床或其他機床連接。用機械化方式進行電火花強化時,工具應置于車床的夾頭與電源負極。強化處理時電極與工件間的徑向進給是通過車床橫拖板的滾動導軌、給定配重產生短路壓力實現的。工具的軸向進給則利用了車床原來的進給系統(tǒng)。采用此種結構的優(yōu)點是剛度好,短路加壓及拉離可靠;工作頻率穩(wěn)定,調整方便;便于電極冷卻和延長更換電極的時間。
(3)大功率電火花強化工藝的應用 大功率電火花強化工藝可以得到較厚的強化層,可以實現機械化強化處理。 因此可以用于大型零件的機械化強化處理,也可以用于較大尺寸缺陷的工模具、零件修復等。所以大功率電火花強化工藝的適用范圍很廣,舉例說話如下。
1)軋輥 材料為GGr15,用硬質合金YG8進行型面強化,處理速度2cm2/min,強化層厚0.15mm不再加工,處理前平均使用壽命8h,軋鋼管23t。處理后使用20h,軋鋼管57t,為原軋使用壽命的2.5倍。
2)壓輥 材料為冷硬鑄造鐵,用硬質合金YG8進行局部強化,處理速度2cm2/min,強化層厚0.12mm,處理后磨圓,處理前壓輥平均使用3個月磨損2.5mm,強化后已使用6個月,為原壓輥壽命2倍以上。
3)熱鍛模 材料3Cr2W8,用YG8硬質合金電極處理。處理速度5cm2/min。原鍛造2000只錐齒輪后,模具頂齒部出現橫向溝紋,深0.1~0.3mm,用粗—中—精規(guī)準修補后恢復使用,繼續(xù)鍛造2000只齒輪,無剝落,尚能繼續(xù)使用,齒輪熱鍛模強化修復見圖。
4)冷鐓模 材料T8,用YG8硬質合金處理型面,處理速度2cm2/min,強化厚度0.1mm,研磨表面后使用壽命為原模具4倍以上。
(4)大功率電火花表面強化的優(yōu)點
1)大功率電火花強化可以采用手工操作和機械處理。采用機械化和自動化可獲得更均勻和粗糙度更細的強化層。
2)機械化和自動化可使強化過程的電氣、機械和狀態(tài)參數穩(wěn)定,可以達到0.3mm的強化層厚度,處理速度達2~10cm2/min。同時可以提高強化的生產效率,極大地減輕了工人的勞動強度。
3)采用RC脈沖電源,具有簡單、實用、可靠和價廉的優(yōu)點。