电火花表面强化技术是直接利用电能的高能量密度对金属模板

电火花表面修复和强化技术目前，随着模具产业的不断发展及应用。

以及产品对模具的要求不断提高，越来越多的高端精密模具投入使用，在模具不断的使用过程中，不可避免的会出现对模具的伤害，诸如磨损、划伤、针孔、裂纹以及缺损等缺陷。

传统的修复设备再一定程度上，帮助客户对模具进行修复以节约成本。

但也不可避免的出现了一些问题，如修复模具后造成模具变形、硬度降低、内应力、沙眼、损伤甚至报废。

精密模修补冷焊机，利用高频电火花放电原理，对模具进行无热堆焊，以保证模具的完好性，也可以利用强化功能对模具进行强化处理，来实现模具的耐磨性、耐热性、耐蚀性等等。

设备工作原理当电极棒（焊条）在工作表面旋转，当某些部位间隙很小时，使主机放电回路形成通路。

在他们相互接触的微小区域瞬时流过电流，电流密度可达到105~106/cm2，而放电时间仅10-6~10-5秒，由于放电能量在时间上和空间上高度集中，在放电微小的区域内产生了约8000~10000℃的高温，使该区域的局部材料高能离子化，电极棒（焊条）在等离子冶金状态下高速转移到工件表面，并扩散进入到工件表层，形成冶金型牢固结合的沉积层。

主机电源放电周期为10-3~10-1秒，高频率的放电和电极棒（焊条）在工件表面的高速旋转扫描，可实现大面积高效率的沉积涂层。

为什么能实现“冷焊”（热输入低）？是因为放电时间（Pt）比放电间隔时间（It）短，放电间隔期间热量迅速扩散到工件的其他部分，因此热量不会集中在工件的处理部分，实现真正意义的冷焊。

为什么结合强度高？电极棒（焊条）瞬间被电弧离子化并转移到与其接触的工件上面，同时出与等离子电弧的高温（8000-10000℃）在工件表层下形成如盘跟错节般的坚固扩散层，因此结合强度高不会脱落。

精密模具修补冷焊机设备特点：¤设备先进可靠，德本土技术，国际水准大功率氩气保护，可时间工作。

¤旋转式自损电极，沉积、堆焊效率高，冶金结合、涂层质密。

金属表面处理的电火花加工技术1. 前言电火花加工技术（Electrical Discharge Machining, EDM）是一种利用连续或断续的电火花放电来去除金属的非接触式加工方法。

该技术在金属表面处理领域具有广泛的应用，特别是在硬质合金、高速钢、淬硬钢等难加工材料的加工上表现出了显著的优势。

本文将从电火花加工的原理、工艺特点、应用领域等方面进行详细探讨。

2. 电火花加工原理电火花加工技术的基本原理是利用高压电源在工件和工具之间产生连续或断续的电火花放电，放电时产生的高温熔化金属和气体，在气压作用下迅速从放电通道中排出，从而达到去除金属的目的。

放电过程中，工件表面和工具表面都会形成一层熔融层，随着后续的冷却和固化，这层熔融层会形成一种特殊的微观结构，对工件的性能产生重要影响。

3. 电火花加工的工艺特点电火花加工具有以下几个显著的工艺特点：（1）非接触式加工：由于加工过程中不直接接触，因此适用于硬质合金、高速钢、淬硬钢等难加工材料的加工。

（2）加工精度高：电火花加工可以达到非常高的加工精度，加工表面质量好，适用于复杂形状的加工。

（3）加工效率：电火花加工的加工效率相对较低，但随着技术的不断发展和设备的更新，加工效率有所提高。

（4）加工变形小：由于是非接触式加工，加工过程中工件的变形较小。

（5）适用范围广：电火花加工适用于各种金属和非金属材料的加工，特别是在难加工材料的加工上具有显著优势。

4. 电火花加工的应用领域电火花加工技术在金属表面处理领域有广泛的应用，主要应用领域包括：（1）模具制造：电火花加工技术在模具制造领域有广泛应用，如冲压模、压铸模、塑料模等。

（2）航空航天：电火花加工技术在航空航天领域中，用于加工难加工材料，如钛合金、镍基高温合金等。

（3）汽车制造：电火花加工技术在汽车制造领域中，用于加工发动机部件、变速箱齿轮等。

（4）微细加工：电火花加工技术在微细加工领域有重要应用，如微细模具制造、微细零件加工等。

电火花表面强化工艺及设备分析摘要：电火花表面强化有助于提高机械零部件的表面质量，已被广泛应用于交通运输、电机电器等行业。

本文从电火花表面强化工艺的原理说起，简述该工艺的特点，并分析当今社会电火花表面强化设备的发展现状，最后总结该工艺以及设备的未来发展趋势。

关键词：电火花表面强化原理特点设备工艺表面工程是改善机械零部件表面质量的重要技术工艺，而机电设备许多零部件都非常容易磨损和腐蚀，如果提高表面质量，就会减轻磨损和腐蚀。

所以说，表面工程是改善机械零部件质量的关键。

电火花表面强化工艺是机械零部件表面工程的重要技术之一，具有设备简单、操作方便、成本低等优点，具有广阔的应用空间。

一、电火花表面强化工艺原理及特点1.原理将硬质合金作为电极材料，利用电容器在阴阳极之间产生能量，从而逐渐熔融阳极，将其涂抹至阴极，这样就形成了特殊性质的合金强化层。

该强化层具有高硬度、高耐磨和高抗腐蚀等优点，这样就能有效提高机械零部件的表面质量。

而一个完整的电火花表面强化设备主要由脉冲电源振动电源和振动器组成。

2.特点相比于其他表面强化工艺而言，电火花表面强化工艺具有以下五个特点：一、设备简单，操作方便。

其组成设备体积小，操作起来非常方便，操作人员可以根据实际情况灵活使用。

二、负面影响小。

火花放电的热作用只会对微小的局部区域产生一定的不良影响，不会对零部件产生较大损伤。

三、能对平面或是曲面零部件进行局部表面强化。

四、可以根据实际需要调节工艺参数，进而获得不同的强化强度。

五、由于强化层是电极材料和工件材料形成的合金材料，因而强度较高，使得零部件的耐磨性、抗腐蚀性等性能较好。

二、电火花表面强化设备发展现状电火花表面强化理论最早由苏联学者提出，并由中央电气科学研究院在1950年研发出уир系列电火花表面强化机，该强化机的应用效果不好。

1964年，研发出эφи系列电火花表面强化机，该强化机在工业领域得到广泛运用，强化效果好。

20世纪50年代后期，欧美等国着重研究电火花表面强化工艺，并研制成功众多效果良好的强化机，如：英国的SPARCARD、美国的TVNGCARB220，这两种强化机适用于刀具和模具的表面强化，功率较小。

铜陵学院本科课程论文题目:电火花涂敷表面覆膜技术原理及应用院校专业科目现代表面工程技术学号姓名指导老师成绩2012年11月20日【摘要】:1943年，苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工，之后随着脉冲电源和控制系统的改进，而迅速发展起来。

电火花涂覆是直接利用电能的高密度能量对金属表面进行涂覆处理的工艺，英文简称EDM。

本文主要介绍了电火花加工技术的原理、特点、影响因素以及应用现状和发展前景。

【关键词】：电火花加工技术原理设备影响因素发展前景引言：电火花加工基于电火花腐蚀原理,是在工具电极与工件电极相互靠近时,极间形成脉冲性火花放电，在电火花通道中产生瞬时高温,使局部金属融化,甚至汽化,从而将金属蚀除下来的一门技术。

该项技术在20世纪40年代开始研究并逐步应用于生产。

从最初只能去除折断在工件中的钻头、丝锥、切割硬质合金刀片开始，经过半个多世纪的发展，电火花加工现在已成为精密模具、复杂形状零件以及精密微小孔加工的重要装备，在航空航天、模具制造等领域获得了极为广泛的应用。

近年来，电火花技术的研究和应用日新月异，并在精密微细化、智能化、个性化、绿色环保化和高效化等方面获得了长足的发展一、电火花涂覆的基本原理及特点（一）技术原理电火花涂敷设备的最基本组成部分是脉冲电源和振动器，前者供给瞬间放电能量，后者使电极振动并周期地接触工件。

其工作原理图如图所示。

工作时，电极随振动器作上下振动。

当电极接近工件但没有接触工件时，电极与工件的状态如下图：图中箭头表示该时刻电极振动的方向。

当电极向工件运动而接近工件达到某个距离时，电场强度足以使间隙电离击穿而产生电火花，这种放电使回路形成通路。

在火花放电形成通路时，相互接近的微小区域内将瞬间流过非常大的放电电流，电流密度可达105～106A/cm2，而放电时间仅为几个微米至几个毫米。

由于这种放电在时间上和空间上的高度集中，在放小微小区域内会产生约5000～10000℃的高温，使该区域的局部材料融化甚至气化，而且放电时产生的压力使部分材料抛离工件或电极的基体，向周围介质中溅射。

模具型腔中表面强化技术的应用分析摘要：随着科学技术的飞速发展和人们生活水平的不断提高，当前人们逐渐对模具制造行业的发展重视起来。

众所周知，模具型腔制作是我们在进行模具制作过程中的重点施工环节，而模具型腔表面强化就是其中的重中之重。

机械相关零件粗加工和机械相关零件细加工中的主要程序都是由模具成型来完成的。

对模具型腔表面强化技术进行科学合理研究，可以在一定程度上提高模具使用寿命。

关键词：模具型腔；表面强化技术；应用分析和探讨广义来讲，当前最为常用的模具使用类型包括塑性变形失效模具、磨损失效模具、疲劳失效模具和冷热疲劳失效模具以及断裂失效模具五种。

为了有效防止模具失效，我们应该对模具型腔表面进行强化，其中强化分为主要包括硬度强化、耐磨强化和耐腐蚀强化以及抗疲劳抗高温氧化强化措施等。

所以应在对模具材料进行正确全面选取之外还应该对模具型腔表面实施适当强化操作以保证模具制作效率。

本文从有关模具型腔表面强化方法和强化特点以及强化目的等方面进行分层阐述，并对模具型腔表面强化机理等作出解释。

1.模具型腔中表面工况概述根据对当前各种模具工况的研究与分析可以看出，其工作条件存在这很大不同，并且此时失效形式也是各不相同。

需要注意的是，在同一副模具上其损伤形式多种多样，此种损伤形式大多数情况是以交叉损伤形式产生的，并且其之间关系是相互联系且相互影响的，此时加速磨具会过早失效。

热作模具制作是当前我国模具生产中的重点生产环节，因为热作模具会受到负荷影响并会使其中的金属材料产生塑性变形状况，另外一种可能的情况就是会使温度较高的液体金属压铸得以成形且相对炽热非金属注射也会成型。

金属材料发生一定塑性变形时会对整体模具生产造成影响，一般来讲，固体金属材料塑性变形模具主要包括热锻模和热镦模以及相关热挤压模等。

模腔被破坏变形的主要原因是有模具生产中的实际生产环境所造成的，其同时也是相应成型部分可逆变形和成型部分磨损以及成型部分产生裂纹等。

电火花表面强化技术是直接利用电能的高能量密度对金属电火花强化工艺在刀具，模具和机械零件上的运用取得了明显的成效，还大量地应用于缺损，砸伤的模具，量具，精铸件和机械零件的周密修复上面。

电火花强化层与基体的结合专门牢固，可不能发生剥落。

因为强化层是电极和工件材料在放电时的瞬时高温高压条件下重新合金化而形成的新合金层，而不是电极材料简单的涂覆和堆积，而且合金层与基体金属之间具有氮元素等的扩散层，如用石墨电极则有表面渗碳的成效。

电极材料可依照用途自由选择，如以提高耐磨性为目的，能够选用YG/YT或YW类硬质合金，用YG8硬质合金强化Gr12、3Cr2W8V等合金钢，能形成高硬度，高耐磨，抗腐蚀的强化层，可使模具或机件的使用寿命提高1~3倍。

模具电火花强化工艺应用说明，电火花强化工艺应用在模具的强化和磨损件的周密修补方面能够取得专门明显的技术经济成效。

模具（机件）在磨损之后，利用电火花强化能使工件表面增厚的作用，能够进行周密修补，模具强化工艺要紧包括：强化前的预备、强化方法、强化后处理和强化工件的使用等四个方面。

1、强化操作前的预备①了解工件的工作性质和经强化后期望达到的技术要求，以便确定是否能够采纳电火花强化工艺。

就材料来说，一样碳钢，合金工具钢、铸铁等黑色金属通常都能够强化，而有色金属，如铜、铝是能够修补的，但专门难进行表面强化，关于模具来讲，本身要通过淬硬处理使其具有合格的硬度，电火花强化不可能代替热处理，电火花强化层尽管化较薄，只有0.05-0.1mm，但在专门多情形下，10-20微米，甚至几微米就能起良好的作用。

然而需要强化的表面假如差不多严峻缺损，就无法用电火花来进行修补和强化了。

比如，冷冲模具的配合间隙假如超差已达0.15mm以上，用FUSSEN200型冷焊机就不能使其修复。

此外，粗糙度要求专门细的工件，例如：薄片材料的冲模粗糙度要求在R.a0.3um以下，且配合周密要求专门高，这就要依照情形进行考虑了具工作表面的耐磨度和硬度，因此各类模具的磨损通常差不多上局部性的，易磨损的部分都能够作为强化的部位，对提高模具的使用寿命成效显著。

浅谈电火花加工在钛合金加工中的应用摘要电火花加工技术已广泛应用于钛合金的加工，特别是对钛工件表面质量要求高或微细孔工件的加工，本文对电火花铣削、微细电火花加工、电火花加工钛表面合金化三种电火花在钛合金加工方面的应用进行了介绍，并提出在电火花加工过程中需要优选加工参数，并尽可能的提高加工精度和加工稳定性。

关键词电火花钛合金复合加工金属钛除具有极佳的强度重量比及耐蚀性，且其质轻、耐高温、疲劳强度大、非磁性、非毒性等性质，目前已被广泛运用，但是由于钛的导热系数低，线膨胀系数小，加工并不容易，采用传统车、铣等机械加工方式，不仅造成大量的刀具损耗，而且加工效率低，加工质量很难达到要求。

电火花加工是一种有效加工钛的方法，电火花加工是利用工具和工件（正、负电极）之间脉冲火花放电腐蚀的原理来除去多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的要求[1]。

电火花加工具有不受工件材料强度、硬度等力学性能的限制，工具电极与工件材料不接触，无宏观作用力，且工具的硬度可低于工件等特点，因此，该技术在加工复杂结构零件以及难切削材料方面具有独特的优势，本文着重论述电火花加工技术在钛合金加工中的应用。

1．电火花铣削工艺电火花铣削用在钛合金粗、中、精和镜面加工中，在加工过程中，向工件表面冲油，使放电腐蚀产生的碎屑能够用油及时地排出放电区域，增大了放电间隙，并保持其相对稳定。

进而细化了放电蚀坑，减少了二次放电和拉弧的机率，提高了加工质量。

同时碎屑的排除，使工件上的放电点增多，且均布于工件上，增加了加工效率。

同时在油的冲击压力下，采用碳质负极的加工过程中使电极表面的积碳现象无法形成，从整个加工效果来看，冲油电火花铣削钛合金很值得进一步研究。

2．微细电火花加工微细电火花加工是电火花加工的一个分支，一般是指用微小棒状电极加工或用线电极研磨微孔、微槽等微小结构的零件[1]。

微细电火花加工的原理与普通电火花加工并无本质差异，但由于其结构尺寸小、微细电极制作及安装困难、放电电流量难以控制等技术难点，应用受到了一定的限制[1]。

第一章电火花表面强化技术电火花表面强化理论最早由前苏联学者拉扎连科于1943年提出。

随后在1950年，苏联中央电气科学研究院成功研制出了уир系列电火花表面强化机，使该技术得以在工业上得到应用。

到了19世纪60年代中期，电火花技术在我国开始推广应用。

如今电火花强化技术已经广泛应用于航空航天、能源、军事、电力、医疗等众多领域。

1.1电火花表面强化原理电火花表面强化技术，也称为电火花沉积，电火花合金化等，它是一种表面处理技术，其原理是通过电火花放电将电极材料熔渗到工件表层，并与表层金属发生合金化作用，以得到结合牢固的强化层。

如图1-1为电火花强化表面原理示意图。

在工具电极和工件之间接上直流或交流电源，在振动器的作用下，电极与工件之间的距离周期性地发生变化，当两者之间距离很小时，空气被击穿并产生电火花，使电极和工件表面局部区域熔化，形成强化层。

1-1电火花表面强化原理示意图图1-2为电火花强化过程示意图。

如图可知电火花强化过程可分为三个阶段，即工具电极远离工件，工具电极与工件之间的距离达到火花放电的临界值，以及工具电极与工件接触短路。

当工具电极与工件之间距离较大时[如图1-2(a)]，电源将经过电阻R对电容C进行充电，此时无电火花产生。

在振动器的作用下，工具电极逐渐向工件表面靠近，当二者之间间隙达到一个临界值时[如图1-2（b）]，将发生火花放电。

此时产生的热量使工具电极和工件局部区域开始熔化甚至气化，并伴随发生一系列复杂的化学反应。

当工具电极继续向工件靠近并接触时[如图1-2(c)]，火花放电停止，从工具电极与工件接触点流过的短路电流，使该处持续加热。

由于振动器的下压，此时接触点还受到来自工具电极的压力，这有利于熔化了的材料之间相互粘结图1-2 电火花强化过程示意图，扩散，进而形成合金以及新的化合物。

当振动器向上运动时，将带动工具电极离开工件表面[如图1-2(d)]。

由于火花放电热影响区很小，故当工具电极离开工件后，工件的放电部位快速冷却。

电火花表面强化工艺我跟你说啊，这电火花表面强化工艺，那可真是个很有意思的事儿。

我就见过那些个搞这个工艺的人，戴着厚厚的眼镜，眼睛紧紧盯着那些个设备，那表情严肃得就像在面对世界上最重要的事儿。

他们的手啊，在那些个操作台上熟练地摆弄着，一会儿调调这个参数，一会儿又检查检查那个线路。

周围的环境呢，到处都是那种金属的味道，还有设备嗡嗡作响的声音，就像一群小蜜蜂在耳边低声细语。

我就好奇啊，凑上去问他们：“这电火花表面强化工艺到底是咋回事儿呢？”有个师傅就转过头来，眼睛里带着那种对自己手艺的骄傲，慢悠悠地跟我说：“嘿，这你就不懂了吧。

这就是利用电火花的能量，在金属表面弄出一层强化层，就好比给金属穿上了一层超级铠甲。

”我听了就觉得特别神奇，又问：“那这层铠甲有啥用呢？”师傅就笑了，脸上的皱纹都挤到一块儿去了，说：“用处可大了去了。

这能让金属表面更耐磨，不容易被腐蚀，就像人的皮肤变得更结实了一样。

”我就站在那儿，看着那些个电火花在金属表面噼里啪啦地闪着，就像小闪电在跳舞。

这时候我就想啊，这小小的电火花竟然有这么大的能耐，能把那些个普普通通的金属变得这么厉害。

这就像我们人一样啊，别看有时候就是一个小小的改变，可能就会有大大的不同呢。

你看那些个金属，原本可能就是个容易生锈、不耐磨的家伙，经过这么一强化，立马就不一样了。

我越想越觉得这个工艺就像是一个魔法，那些个师傅就是魔法师，在他们手下，那些金属就有了新的生命。

我又在那儿看了好一会儿，看着那些个经过强化的金属部件被小心翼翼地拿出来，表面看起来好像和之前没太大区别，但我知道，它们已经变得强大了很多。

这就像是生活中的很多事情，表面上看起来平平无奇，但背后却有着不为人知的努力和神奇的变化。

这电火花表面强化工艺啊，真的是让我开了眼界，我对那些默默搞这个工艺的人也充满了敬意，他们就这么一点一点地，用这个神奇的工艺，改变着这个世界的小角落。

第３２卷第１期２００８年１月机械工程材料ＭａｔｅｒｉａｌｓｆｏｒＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏＬ３２Ｎ０．１Ｊａｎ．Ｚ００８４５钢表面电火花沉积强化层的组织与性能张维平。

冯新（大连９／＿ｖ＿大学材料科学与工程学院，辽宁大连１１６０２４）摘要：利用电火花强化技术在煤油中对４５钢表面沉积硅，可形成一种高非晶含量的铁基非晶合金强化层，用ＳＥＭ、ＸＲＤ、ＥＰＭ等检测手段对强化层进行了研究。

结果表明：４５钢电火花强化层是反应合金化层，强化层各区域的组织均匀一致，强化相是由电极元素硅和基体元素铁以及煤油中的碳元素反应生成；强化层试样在５０ｇ／Ｌ的ＮａＣＩ溶液中耐腐蚀性能比基体有显著改善。

关键词：电火花沉积；强化层；非晶合金；阳极极化中图分类号：ＴＧｌｌ３；ＴＧｌ７４．４４文献标识码：Ａ文章编号：１０００－３７３８（２００８）０１．．００７３－－０３ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆ４５ＳｔｅｅｌＳｕｒｆａｃｅＳｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄｂｙＥｌｅｃｔｒｏｓｐａｒｋＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＺＨＡＮＧＷｅｉ－ｐｉｎｇ．ＦＥＮＧＸｉｎ（ＤａｌｉａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｄａｌｉａｎ１１６０２４，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｕｓｔｉｌｉｚｉｎｇａｎｅｌｅｃｔｒｏ－ｓｐａｒｋｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，４５ｓｔｅｅｌｓａｍｐｌｅｓｓｕｒｆａｃｅｓｗｅｒｅｄｅｐｏｓｉｔｅｄｂｙＳｉｅｌｅｃｔｒｏｄｅｉｎｋｅｒｏｓｅｎｅ，ａｎｄａｖｅｒｙｈｉｇｈａｒｎｏｒｐｈｃ，ＵＳｃｏｎｔｅｎｔＦｅｂａｓｅａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇｗａｓｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｅｌｅｃｔｒｉｃ－ｓｐａｒｋｐｒｏｃｅｓｓ．ＴｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅｏｆｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｂｙＳＥＭ．ＸＲＤａｎｄＥＰＭ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏａｔｉｎｇｈａｓｈｏｍｏｇｅｎｏｕｓｍｉｃｒｏｓｔｒｕｅｔｕｒｅａｎｄｉｓｆｏｒｍｅｄｂｙｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｏｆＦｅｆｒｏｍｔｈｅｍａｔｒｉｘ，ＳｉｆｒｏｍｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｄｅａｎｄＣｆｒｏｍｋｅｒｏｓｅｎｅ，ａｎｄｔｈｅｃｏｒｒｏｓｉｏｎｒｅｓｉｓｔｅｎｃｅｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｉｎ５０ｇ・Ｌ－１ＮａＣＩｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄｇｒｅａｔｌｙｔｈａｎ４５ｓｔｅｅｌＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｏｓｐａｒｋｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｓｕｒｆａｃｅｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ；ａｍｏｒｐｈｏｕｓａｌｌｏｙ；ａｎｏｄｉｃｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ０引言４５钢的综合性能很好，在工程上有着广泛的应用。

前言：随着现代化工业的迅速发展,对设备零件表面的物理、学的性能要求越来越高。

尤其一些大型关键设备如汽轮机、燃气轮机及航空发动机等在高温、速、压、高温氧化、腐蚀等恶劣条件下,零件材料受到破坏大多数从表面发生,如磨损、高温氧化等。

表面局部破坏往往导致整个设备的瘫痪,影响生产运行。

由此,改善材料的表面性能,会有效地延长其使用寿命。

目前主要有几种表面处理的技术,如电火花表面强化、电镀、激光熔覆、等离子弧热喷焊及热喷涂等手段。

电火花强化技术具有强化层厚度深,与基体冶金结合性能好,耐磨性,抗腐蚀性、度、导热、导电性能都良好。

其它几种处理技术存在不足如电镀的涂层较薄,与基体的结合力差;激光熔覆的熔覆层虽然与基体的结合性能好,但设备成本高,熔覆层表面光洁度差;等离子弧热喷焊焊层与基体层冶金结合牢固,但热影响范围大;热喷涂的涂层对基体热影响小,但结合力小,抗磨粒磨损和冲蚀磨损性能差。

相比以上各种技术的优缺点,本文旨在研究其中的电火花表面强化技术。

电火花表面强化技术是利用瞬间的高能量脉冲电能,在电极与基体材料间形成高温、高压区域,并将电极材料熔涂到基体表面,形成满足物理学和机械性能要求的处理技术。

这一技术在近几年来得到广泛认可,迄今为止,已在机械、空航天、力等领域得到广泛应用,取得了可观的经济效益。

关键字：电火花、涂镀1.电火花强化工作原理电火花表面强化技术的基本原理是储能电源通过电极以10～2000 Hz的频率在电极与工件之间产生火花放电,在10～10s内电极与工件接触的部位即达到8000～25000℃的高温,使该区域的局部材料熔化、化或等离子体化,将电极材料高速过度并扩散到工作表面,形成冶金结合型牢固强化层。

电火花强化工艺设备主要由振动器电源和振动器等构成。

振动器电源包括振动电源和脉冲电源。

工作时,振动电源给振动器供电,振动器夹持电极作上下往复或旋转运动,而脉冲电源给电极和工件供电,使两者之间产生电火花放电。

原理示意图如图1所示:图1电火花表面强化工作原理图Fig. 1 Schematic diagram of electro - sparksurface strengthening2电火花强化工艺电火花强化过程可分为三个阶段:低压击穿条件形成阶段;火花放电阶段;电极与工件分离阶段。

几种轴颈修复工艺的比较在工矿企业生产设备上存在有大大小小的轴，一般机器中作回转运动的零件就装在轴上，所以轴在工业生产过程中扮演着举足轻重的角色，轴类是否正常运转关系着企业设备运转的好坏。

以下介绍几种轴颈磨损修复工艺的优缺点：一、堆焊1、手工电弧堆焊优点：手工电弧堆焊简便灵活，应用广泛，它的主要缺点是生产率低（1-3KG/H）、劳动条件差及降低堆焊零件的疲劳强度等。

缺点：稀释率较高、生产率较低、堆焊层不太平整，堆焊后的加工量大，因此通常应用于少量零件的修复和强化。

2、等离子堆焊利用等离子的高温进行焊接，使丝或粉末熔结在基体表面的堆焊方式。

优点：1、电弧温度高，能量集中；熔池电焊、氩弧焊小，因此焊接变形、残余应力、热影响区都比电焊和氩弧焊小。

2、设备比激光操作设备小，灵活性稍好。

3、冶金结合，表面可以机加处理。

缺点：1、仍属于弧焊种类，焊接变形、残余应力水平较高，易产生裂纹。

2、一般为手工操作，质量不易保证。

3、如操作不当，有咬边、气孔、热裂纹等缺陷。

3、振动电弧堆焊焊丝以一定的频率和振幅振动的电脉冲自动堆焊。

优点：堆焊零件温度不高、零件变形小、热影响区小，结合强度高、堆焊层较薄。

缺点：飞溅大、堆焊速度不能过快，否则结合强度下降、气孔增加，堆焊速度低时热影响区大、工件变形大、工期较长。

二、喷涂工艺（1）表面预处理。

主要是脱脂、除锈，其方法与涂液态漆的预处理相同。

（2）刮腻子。

根据工件缺陷程度涂刮导电腻子，干燥后用砂纸磨平滑，即可进行下道工序。

（3）保护（也称蔽覆）。

工件上若某些部位不要求有涂层，在预热前可采用保护胶等掩盖起来，以避免喷上涂料。

（4）预热。

一般可不需预热。

如果要求涂层较厚，可将工件预热至180～200℃，这样可以增加涂层厚度。

（5）喷涂。

在高压静电场下，将喷粉枪接负极，工件接地（正极）构成回路，粉末借助压缩空气由喷枪喷出即带有负电荷，按异性相吸原理喷涂到工件上。

（6）固化。

喷涂后的工件，送入180～200℃的烘房内加热，使粉末固化。

电火花表面强化技术及其应用摘要：电火花表面强化技术是一种具有独特优势的材料表面技术，其在机械零件表面改性和表面修复等方面具有广阔的应用前景。

本文介绍了电火花表面强化技术的基本原理和特点、工艺的发展，总结了用于电火花表面强化的电极材料和其制备，研究了电火花表面强化设备的发展状况，阐述了电火花表面强化技术的国内外发展概况，分析了该技术在实际工程中的应用，指出了该技术今后的研究方向和发展趋势。

关键词：电火花；表面强化；强化工艺；应用1 前言随着工业现代化的发展，对各种装备零部件表面性能的要求越来越高。

在高速、高温、高压、重载和腐蚀介质等条件下，零部件材料的破坏往往自表面开始，如磨损、腐蚀、高温氧化等，表面的局部破坏经常使整个零部件失效，最终导致整个装备的瘫痪。

利用各种物理、化学或机械的工艺规程能够使零部件表面获得特殊的材料成分、组织结构和性能，提高产品质量[1]。

表面工程是改善机械零件基体材料表面性能的一门工程技术学科。

统计结果表明，世界钢材的10%因腐蚀而损失，70%的机电产品因磨损和腐蚀而失效，在机电产品制造和使用中约三分之一的能源消耗于摩擦磨损。

这些损失的关键在“表面”，磨损和腐蚀都从表面开始。

因此，用一定的技术措施提高零部件材料表面性能，预防和减缓表面失效，是表面工程领域所要解决的关键问题。

目前主要有几种表面处理的技术,如电火花表面强化、电镀、激光熔覆、等离子弧热喷焊及热喷涂等手段[2]。

电火花强化技术具有强化层厚度深，与基体冶金结合性能好，耐磨性,抗腐蚀性、硬度、导热、导电性能都良好。

其它几种处理技术存在不足，如电镀的涂层较薄，与基体的结合力差;激光熔覆的熔覆层虽然与基体的结合性能好，但设备成本高，熔覆层表面光洁度差;等离子弧热喷焊焊层与基体层冶金结合牢固，但热影响范围大;热喷涂的涂层对基体热影响小，但结合力小,抗磨粒磨损和冲蚀磨损性能差。

相比以上各种技术的优缺点，本文旨在研究其中的电火花表面强化技术。

名词解释:1. 材料表面工程表面工程是经表面预处理后，通过表面涂覆，表面改性或多种表面技术复合处理，改变固体金属表面或非金属表面的形态、化学成分、组织结构和应力状况，以获得所需要表面性能的系统工程。

2. 高能量密度能源表面技术高能量密度能源表面处理是指将具有高能量密度的能源（一般大于103W/cm 2）施加到材料表面，使之发生物理、化学变化，获得特殊表面性能的方法。

3. 表面化学热处理化学热处理是在一定温度下，在不同的活性介质中，向钢的表面渗入适当的元素，同时向钢的内部扩散，以获得预期的组织和性能为目的的热处理过程。

4. 材料表面纳米化材料表面纳米化是采用常规的表面处理技术在材料表面制备出一定厚度的纳米结构表层的技术。

5. 激光合金化激光表面合金化是一种用激光将合金化粉末和基材一起熔化后迅速凝固，在表面获得合金层的方法。

6. 电刷镀电刷镀技术是采用一个专用的直流电源设备，电镀的正极接镀笔，作为刷镀的阳极，电源的负极接工件，作为刷镀的阴极，刷镀时使浸满镀液的镀笔以一定的相对运动速度在工件表面移动，并保持适当的压力，使镀液中的金属离子被还原成原子并在工件表面沉积结晶，形成镀层的技术。

7. 激光表面淬火激光表面淬火是金属材料在固态下受激光辐照，表面被迅速加热到奥实体化温度以上，并在激光停止辐照后快速自冷淬火得到马氏体组织的一种工艺方法。

8. 电火花表面强化电火花表面强化是通过电火花放电的作用把一种导电材料涂覆渗到另一种导电材料的表面，从而改变后者表面物理和化学等性能的工艺方法。

9. 自洁玻璃自洁玻璃是采用溶胶凝胶等表面涂覆技术在玻璃表面形成纳米级半导体氧化物（主要是TiO 2）的光催化薄膜，在阳光的作用下，产生光催化效应，将玻璃表面的几乎所有的有机污染物完全氧化并降解为相应的无害无机物，这种具有自洁、防雾和不易再被污染的功能的玻璃成为自洁玻璃。

10. 电弧喷涂电弧喷涂是以电弧为热源，将金属丝熔化并用气流雾化，使熔融离子高速喷到工件表面形成涂层的一种工艺。

随着模具工业的不断发展，模具的应用越来越广泛。

目前国内大多数模具企业，模具的使用寿命还比较低，而且缺乏对模具寿命管理的理论认识和指导依据，这不仅会影响模具冲压生产的产品质量，而且会造成模具材料、加工工时等成本的巨大浪费，增加产品的成本并降低生产效率，严重影响模具企业产品市场的竞争力。

现从模具寿命的概念入手，说明了模具的失效形式及原理，通过对影响模具寿命的各方面因素进行分析，提供了模具寿命管理的有效方法和相关数据。

一、模具寿命的概念原理模具寿命是指在保证制件品质的前提下,模具所能达到的生产次数(冲压次数、成型次数)。

它包括反复刃磨和更换易损件，直至模具的主要部分更换所成形的合格制件总数。

模具使用寿命：模具已经生产的次数。

模具的失效分为非正常失效和正常失效。

非正常失效(早期失效)是指模具未达到一定的工业水平下公认的寿命时就不能工作。

早期失效的形式有塑性变形、断裂、局部严重磨损等。

正常失效是指模具经大批量生产使用，因缓慢塑性变形或较均匀地磨损或疲劳断裂而不能继续工作。

1.模具正常寿命模具正常失效前，生产出的合格产品的数目，叫模具正常寿命，简称模具寿命，模具首次修复前生产出的合格产品的数目，叫首次寿命；模具一次修复后到下一次修复前所生产出的合格产品的数目，叫修模寿命。

模具寿命是首次寿命与各次修复寿命的总和。

2.模具失效形式及原理模具种类繁多，工作状态差别很大，损坏部位也各异，但失效形式归纳起来大致有三种，即磨损、断裂、塑性变形。

①.磨损失效模具在工作时，与成形坯料接触，产生相对运动。

由于表面的相对运动，接触表面逐渐失去物质的现象叫磨损。

磨损失效可分以下几种：a. 疲劳磨损两接触表面相对运动时，在循环应力(机械应力与热应力)的作用下，使表面金属疲劳脱落的现象称为疲劳磨损。

b. 气蚀磨损和冲蚀磨损金属表面的气泡破裂，产生瞬间的冲击和高温，使模具表面形成微小麻点和凹坑的现象叫气蚀磨损。

液体和固体微小颗粒反复高速冲击模具表面，使模具表面局部材料流失，形成麻点和凹坑的现象叫冲蚀磨损。

电火花加工的发展、特点及应用摘要:电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。

随着工业生产的发展和科学技术的进步，具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性，高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。

具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多，这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。

因此，人们除了进一步发展和完善机械加工法之外，还努力寻求新的加工方法。

电火花加工法能够适应生产发展的需要，并在应用中显示出很多优异性能，因此，得到了迅速发展和日益广泛的应用。

关键字:电火花加工的发展史；优势与局限；难加工材料；应用；The development of electric spark machining, characteristics andapplicationsAbstract:Electrical discharge machining is and mechancal processing completely different is a new technology. With the development of the industrial production and the progress of science and technology, has the high melting point, high hardness, high strength, high brittleness, high viscosity and high purity properties of the new material appear constantly. With all kinds of complicated structure and special process requirements of the workpiece is more and more, this makes the traditional mechanical processing method can't processing or difficult to machining. Therefore, people in addition to further develop and perfect mechanical processing method, but also to seek for the new processing method. Electrical discharge machining method can adapt to the needs of the development of production, and in the application of shows a lot of excellent performance, therefore, obtained the rapid development and wide application.Key words: The history of the development of the EDM；superiority and limitations；Difficult to machine materials；Application1.引言:电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法，又称放电加工或电蚀加工，英文简称EDM。