小型電火花表面強(qiáng)化機(jī)的研制及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、電火花表面強(qiáng)化方法具有設(shè)備簡單、操作容易、成本低等優(yōu)點(diǎn),可用于汽輪機(jī)葉片、水輪機(jī)葉片及機(jī)械零件的表面強(qiáng)化和磨損部位的修補(bǔ),提高其表面硬度、耐磨性和耐蝕性,使零件的使用壽命提高數(shù)倍。本文針對水輪機(jī)過流部件磨蝕嚴(yán)重這一問題,自行研制便于現(xiàn)場操作的電火花表面強(qiáng)化設(shè)備,選擇水輪機(jī)葉片常用0Cr13Ni5Mo不銹鋼材料,開展其電火花表面強(qiáng)化技術(shù)的研究。
　　針對傳統(tǒng)振動電極式電火花強(qiáng)化設(shè)備存在的放電過程不穩(wěn)定、放電能量不均勻等問題,對傳統(tǒng)設(shè)

2、備原有電路進(jìn)行了改進(jìn),通過在電路中增加晶閘管和固態(tài)繼電器構(gòu)成的無觸點(diǎn)開關(guān),基于時序控制充放電過程,使電火花放電在脈沖信號控制下有序進(jìn)行,并采用旋轉(zhuǎn)電極和氬氣保護(hù)系統(tǒng),顯著提高了強(qiáng)化過程穩(wěn)定性和強(qiáng)化層質(zhì)量。
　　采用三種不同的電極材料對0Cr13Ni5Mo不銹鋼試件進(jìn)行電火花強(qiáng)化處理,并分別分析了強(qiáng)化層的組織特征、元素成分及物相結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,強(qiáng)化過程中電極材料與基體材料元素相互熔滲和擴(kuò)散,強(qiáng)化層內(nèi)有新的相結(jié)構(gòu)生成,且強(qiáng)化層為冶金結(jié)

3、合。納米壓痕實(shí)驗(yàn)表明強(qiáng)化層的硬度和彈性模量值顯著提高,沿強(qiáng)化層深度方向硬度逐漸降低,而強(qiáng)化層彈性恢復(fù)系數(shù)與基體相差并不大,這說明強(qiáng)化層與基體結(jié)合良好。
　　對電火花強(qiáng)化層進(jìn)行了摩擦磨損試驗(yàn)研究,分析了強(qiáng)化層的磨損機(jī)制,并從摩擦系數(shù)、磨痕形貌和磨損量三個方面系統(tǒng)評價了不同電極材料制備的強(qiáng)化層耐磨性,結(jié)果表明用 YG8電極材料制備的強(qiáng)化層具有最好的耐磨性。詳細(xì)分析了工藝參數(shù)對強(qiáng)化層耐磨性能的影響,得到了強(qiáng)化層磨損量和摩擦系數(shù)隨電參數(shù)、

4、比強(qiáng)化時間和氬氣流量的變化規(guī)律,在工作電壓80V、電容240μF、比強(qiáng)化時間2 min/cm2、氬氣流量5 L/min的工藝條件下制備的強(qiáng)化層耐磨性最佳。
　　基于電化學(xué)測試技術(shù)和交流阻抗測試方法,研究了強(qiáng)化層的電化學(xué)腐蝕性能,結(jié)果表明在腐蝕溶液中電火花強(qiáng)化后的試件與基體相比,其自腐蝕電位增大,自腐蝕電流密度減小,試件腐蝕速度變慢,耐腐蝕性能明顯提高。利用阻抗譜數(shù)據(jù),得到了能模擬強(qiáng)化層腐蝕過程的等效電路,通過分析表面微孔電阻和電荷