电火花表面修复和强化技术
四电火花表面改性技术精品PPT课件
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钛合金电火花放电电路
当代放电加工技术2006
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钛合金电火花放电着色机理模型
当代放电加工技术2006
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钛合金电火花放电着色氧化膜厚度与平均电压关系
当代放电加工技术2006
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钛合金电火花放电着色图案
当代放电加工技术2006
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4.2 冷轧辊表面的电火花毛化技术
毛化:加工表面具有一定的表面粗糙度和致 密的微小凹坑。
当代放电加工技术2006
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电火花表面强化过程原理
（1）工具电极在振动器的带动下向工件运动, 间隙到一定距离后,空气击穿,产生火花放电；
（2）工具电极和工件材料表面局部熔化,甚至 汽化；
（3）接触点处流过短路电流,使该处继续加热, 并以适当的压力压向工件,使得工具电极和工件 表面熔化的材料相互粘结、扩散形成熔渗层；
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
毛化的优点：提高钢板的深冲性、涂装性 、抗腐蚀性、美观性。
当代放电加工技术2006
12
冷轧辊表面的典型工艺
1. 喷丸毛化; 2. 电火花毛化; 3. 激光毛化; 4. 电子束毛化.
当代放电加工技术2006
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提问与解答环节
Questions And Answers
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
(4)工具电极在振动头的带动下离开工件表面 ，工件表面的熔化层急剧冷却，使工具电极表 面熔融材料粘结4
电火花表面强化工艺及设备分析
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。
模具型腔中表面强化技术的应用分析
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...
电火花表面强化技术是直接利用电能的高能量密度对金属表面进行强化的工艺，它是通过电火花放电的作用，把作为电极的导电材料熔渗进金属工件的表层，从而形成合金化的表面强化层，使工件表面的物理，化学性能和力学性能得到改善。
例如：采用WC、TiC等硬质合金电极材料强化高速钢和合金工具钢材料的工件，强化表面能形成显微硬度1500HM以上的耐磨，耐蚀和其有红硬性的强化层，使工件的使用寿命明显提高，在700-800摄氏度的高温下强化层仍具有很高的硬度，耐磨度。
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效果，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精密修复上面。
电火花强化层与基体的结合非常牢固，不会发生剥落。
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效果。
电极材料可根据用途自由选择，如以提高耐磨性为目的，可以选用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表明，电火花强化工艺应用在模具的强化和磨损件的精密修补方面能够取得很明显的技术经济效果。
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，可以进行精密修补，模具强化工艺主要包括：强化前的准备、强化方法、强化后处理和强化工件的使用等四个方面。
1、强化操作前的准备①了解工件的工作性质和经强化后希望达到的技术要求，以便确定是否可以采用电火花强化工艺。
就材料来说，一般碳钢，合金工具钢、铸铁等黑色金属通常都可以强化，而有色金属，如铜、铝是可以修补的，但很难进行表面强化，对于模具来讲，本身要经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，电火花强化层虽然化较薄，只有0.05-0.1mm，但在很多情况下，10-20微米，甚至几微米就能起良好的作用。
电火花表面强化技术.
与其它常见的表面处理技术相比，如电镀，热喷涂，常规表面化学
热处理等。电火花强化技术的优点可以归纳为以下几点：
1.设备简单，操作容易，不需要专业操作人员。 2.热输入较小，被强化的工件基体不会产生整体退火或热变形。 3.强化层与基体冶金结合，结合强度较高，不会发生剥落现象。 4.工艺参数可控，电极材料选择范围广。 5.应用范围广，对于一般几何形状的平面或曲面均可进行强化。
3、脉冲频率：脉冲频率主要影响强化层的表面致密度，当脉冲频率提高 时，单位时间内放电次数增多，每次过渡的电极熔融颗粒变小，所获的 强化层致密度将提高，光洁度增加，同时也可在一定程度上提高硬度。 但是对于给定的电规准，脉冲频率不可过大，否则可能造成电容器充电 不足或放电不完全，从而降低强化层厚度。 4、强化时间：强化时间对强化层影响较为复杂。在某一最佳强化时间之 前，强化层厚度随强化时间增加而增大，且强化层组织较均匀、致密， 这是因为在强化初期，电极材料向基体过渡量较小，强化层较薄，尚未 完全覆盖工件表层，故表面存在的缺陷也很少，表面质量较好。当强化 时间超过这最佳强化时间的后强化层厚度增幅放缓，且表面粗糙度显著 提高，这是因为随着电极熔滴不断向工件沉积，强化层表面的强化点和 电蚀凹坑会不断叠加，加上强化过程一般由人手工操作，也会使熔滴涂 覆不均匀性增加，故表面粗糙度升高。但是进一步增加强化时间，粗糙 反而又会下降，其原因是强化层表面凸起的较大颗粒与电极间的间距相
强化的物理化学过程
1、超高速淬火 类似于焊接，电火花强化也是一个快速加热，快速冷却的过程。电 火花放电过程十分短暂，但是在瞬间可以释放出大量的热能，使得工件 表面很小的面积熔化以及部分气化。火花放电结束后，被加热的金属部 分在周围冷的金属以及冷的气体介质中，会快速冷却，发生高速淬火。 2、渗氮、渗碳 在电火花放电通道区域内，温度很高，空气中的氮分子呈原子状态， 与受高温熔化的金属有关元素化合成高硬度的金属氮化物，如氮化铁、 氮化铬等。如若在强化过程中采用气体保护（如氩气），则生成的氮化 物将大幅减少。另外来自石墨电极或周围介质的碳元素也会形成金属碳 化物，如碳化铁、碳化铬等。
电火花表面处理技术及其在模具中的应用
电火花表面处理技术及其在模具中的应用（天津职业技术师范大学，天津300222）简述了模具在产品制造业中的重要性及存在问题，介绍了电火花表面技术的强化层特性及其优点，重点突出电火花表面处理技术在模具强化和损伤修复中的应用和重要意义，并展望了电火花表面处理技术在模具业的发展前景。
标签：电火花;表面处理;模具;强化;损伤修复模具工业是国家经济发展的基础产业，是先进制造业的重要组成部分，同时也是一个国家制造业水平的重要体现。
但是模具在设计、生产和使用时难免出现各种问题，如模具开发设计过程中的尺寸误差过大;模具制造时人为因素产生的划擦;运行中源于外界的复杂的载荷使模具表面产生的变形和断裂，甚至表面失效破坏。
这不仅使模具表面精度极度下降，还会对后期产品质量带来严重影响。
对于上述棘手问题，若通过厂家前来维修、模具返厂、更换新模具来解决，既浪费时间，造成重大损失，又可能会增大生产成本。
所以如何提高模具的质量、可靠性和模具使用寿命是模具研制和探索中的核心技术。
为改善和解决上述问题，对模具实施一定的表面处理技术是一种行之有效的重要途径。
而电火花表面处理技术[1～2]，既能改善模具表面质量，提高硬度和表面耐性等性能[3]，又能修复模具表面磨损破坏部位，实现模具的“废物再利用”，延长模具的生命全周期，使模具能够再次投入生产，减小损失，大大提高经济效益和社会效益。
1 电火花表面技术电火花表面技术，是利用脉冲电流瞬间放电产生的高能量密度电能，使电极材料和工件表面材料在高温高压下局部熔化，在工件表面相互熔渗扩散，发生物理化学反应而形成的具有优良性能的合金化层。
强化过程大致分为：高温高压下熔融材料发生物理化学冶金反应;熔融区基体材料和电极材料以及液体与固体界面的相互扩散;温度急剧升温和快速冷却使熔区发生奥氏体和马氏体转变，细化晶粒，产生残余应力，从而提高疲劳强度。
对于强化层，它的特性与其他表面处理工艺有所区别。
电火花强化层的表面形貌是由很多密集的增强相点和放电凹坑组成，这种结构有利于提高表面耐磨性。
电火花表面强化
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
电火花表面强化技术是直接利用电能的高能量密度对金属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表面进行强化的工艺, 它是经过电火花放电的作用, 把作为电极的导电材料熔渗进金属工件的表层, 从而形成合金化的表面强化层, 使工件表面的物理, 化学性能和力学性能得到改进。
例如: 采用WC 、TiC 等硬质合金电极材料强化高速钢和合金工具钢材料的工件, 强化表面能形成显微硬度1500HM 以上的耐磨, 耐蚀和其有红硬性的强化层, 使工件的使用寿命明显提高, 在700-800 摄氏度的高温下强化层仍具有很高的硬度, 耐磨度。
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效果, 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精密修复上面。
电火花强化层与基体的结合非常牢固, 不会发生剥落。
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效果。
电极材料可根据用途自由选择, 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表明, 电火花强化工艺应用在模具的强化和磨损件的精密修补方面能够取得很明显的技术经济效果。
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, 能够进行精密修补, 模具强化工艺主要包括: 强化前的准备、强化方法、强化后处理和强化工件的使用等四个方面。
1 、强化操作前的准备①了解工件的工作性质和经强化后希望达到的技术要求, 以便确定是否能够采用电火花强化工艺。
就材料来说, 一般碳钢, 合金工具钢、铸铁等黑色金属一般都能够强化, 而有色金属, 如铜、铝是能够修补的, 但很难进行表面强化, 对于模具来讲, 本身要经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, 电火花强化层虽然化较薄, 只有0.05-0.1mm, 但在很多情况下, 10-20微米, 甚至几微米就能起良好的作用。
不锈钢的电火花表面强化
不锈钢的电火花表面强化不锈钢是一种广泛应用的金属材料，其优异的耐腐蚀性和强度使其成为许多领域的常见选择。
然而，由于其表面硬度较低，在某些应用中，这使得它容易受到磨损和损坏。
为了解决这个问题，一些工程师和科学家研究开发出了一种新技术——电火花表面强化（Electrospark Surface Treatment），可以有效地提高不锈钢的表面硬度和耐磨性。
电火花表面强化是一种金属表面处理技术，通过在金属表面施加高能量的电脉冲，使金属表面产生强烈的放电现象，从而改善其机械性能。
这个过程类似于电火花加工，但它的目的是在金属表面形成一个薄膜层，具有更高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
该技术常用于不锈钢、钢和铝合金等金属材料的表面改性。
电火花表面强化的主要原理是通过在金属表面施加高能量的电脉冲，产生局部过热、蒸发和离子化现象，形成氧化物和金属丰富的层，从而增强金属表面的硬度和耐磨性。
此外，这种处理方法还可以改善金属表面的氧化层，并提高其电化学性能，从而提高其抗腐蚀性能。
实验结果表明，电火花表面强化对不锈钢表面硬度的提高效果显著。
通过一系列的实验，可以发现，在研究所用的电参数范围内，“工作频率为1000Hz，脉冲宽度为150μs”时所获得的提高效果最为显著。
在该电参数下处理的30Cr13不锈钢样品，硬度提高了约58.7%，在表面磨耗试验中，其表面磨损率比未处理的样品减少了24.5%。
此外，电火花表面强化还可以改善金属表面的微观结构和化学成分。
研究表明，经过表面强化处理的不锈钢表面层结构更加致密，晶粒尺寸更细小，化学成分均匀，从而使其抗腐蚀性能得到了大幅度的提高。
在一些实际应用中，电火花表面强化也被广泛运用于不锈钢的各种零部件和设备中。
电火花表面强化是一种有效的技术，可以提高不锈钢表面的硬度和耐磨性能。
该技术在工业和科研领域得到了广泛应用，为不锈钢的产品开发和应用提供了重要的技术支持。
电火花表面强化技术及其应用
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。
电火花表面强化技术读书报告
电火花表面强化技术现状与发展学生姓名：王清指导老师：徐雪峰浙江工业大学机械工程学院摘要电火花表面强化技术是先进的表面工程技术之一, 具有节能、节材、环保等特点, 已广泛应用于模具和刀具的强化。
介绍了电火花表面强化技术的特点、国内外工艺与技术的研究现状及最新进展, 并提出了加快我国电火花表面强化技术研究及应用的建议, 旨在进一步扩展该技术的应用领域。
关键词：电火花；表面强化；沉积1 引言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，采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［1，2］。
电火花表面强化方法是表面工程技术的重要分支之一，是通过火花放电作用把一种导电材料涂覆熔渗到基体材料的表面，形成合金化的表面强化层，从而改变后者表面的物理、化学性能和力学性能的工艺方法［3］。
与其他表面强化技术相比具有许多优点，主要表现在以下几个方面：（1）工艺设备简单，不需要特殊的、复杂的处理装置，使用灵活；（2）可对平面或曲面零件表面局部强化；（3）放电的热作用只在微小区域产生影响，不会引起工件基体的退火或产生热变形；（4）强化层是电极材料和工件材料冶金结合的产物，结合强度高；（5）可以自由选择电极材料和调节工艺参数，达到不同的强化目的；（6）容易操作使用，不需高级专业人员［4］。
因此，电火花强化技术在航空、航天、军事、能源等诸多领域得到广泛应用2 电火花表面强化2.1 电火花表面强化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10~2000H z的频率在电极与工件之间产生火花放电,在10-5~10-6s内电极与工件接触的部位即达到8000~25000e的高温，使该区域的局部材料熔化、气化或等离子体化，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［7］。
表面改质及强化技术
是一种简单、经济且行之有效地方法,而且在生产实际中取得了满意的使用效果。
图1表120102287 煤气炉炉底裂缝的焊补/张迎春//热加工工艺.22009,38(15):139～140焊接修复煤气炉时,采用电弧冷焊工艺,借助栽丝法等措施以减少焊接应力,防止产生裂纹和焊缝剥离是切实可行的。
大面积补焊的经济方法是采用塑性较好的异质焊缝焊条铺底镶边,其余部分用碳钢焊条焊完。
该方法对煤气炉等大型铸铁件焊接修复具有较好的应用价值。
表面改质及强化技术20102288 表面预涂覆合金化粉料的电子束熔覆改性技术研究/刘志栋…//焊接.22009(10):18～23电子束表面合金化技术能够赋予材料优异的表面性能,其制备低成本和高性能的技术特点使其在民用和军工领域具有广阔的应用前景。
总结了电子束表面合金化技术原理及特点,综述了国内、外涂层电子束熔覆技术的研究现状和最新进展,着重介绍了电子束熔覆工艺对改性层组织及性能的影响,并对目前存在的问题及未来发展方向作了简要的论述。
图4参3020102289 激光冲击处理焊接区在核反应堆上的应用/邹世坤…//焊接.22009(10):37～41激光冲击处理(又称激光冲击强化,激光喷丸)是利用强脉冲激光导致的压力冲击波在金属材料表层产生应变硬化的一种新型表面强化技术。
概述了激光冲击处理在焊接结构上的一些情况,介绍了国内在焊缝激光冲击上的一些研究工作。
根据日本东芝公司无吸收层强化核反应堆压力容器的特点,展望了焊接区激光冲击处理将在中国核电技术发展上的应用前景,指出中国在核电站建设中如何利用激光冲击处理技术延缓设备老化和应力腐蚀的问题。
图6参620102290 Q235钢等离子熔覆添加碳化钨铁基合金复合涂层的研究/卢金斌…//焊接.22009(10):58～60在Q235钢基体上采用等离子弧熔覆了添加30%镍包碳化钨的Fe2Cr2Ni2B2Si合金粉末,制备了具有冶金结合的复合涂层。
采用SEM,EDS,XRD等研究了涂层的组织,利用显微硬度计测试了涂层的显微硬度分布。
电火花表面强化技术
2
电火花加工的条件
▪ 使工具电极和工件被加工表面之间保持一定的间隙 （几um到几百um）。间隙过大，极间电压不能击 穿极间介质，不会产生电火花；间隙过小，容易形 成短路接触，也不能产生火花放电。必须有工具电 极的自动进给和调节装置
▪ 火花放电必须是瞬时的脉冲放电，放电产生的热量 来不及传导扩散到其余部分，否则像电弧放电那样 会使表面烧伤而无法采用脉冲电源
▪ 火花放电必须在有一定绝缘性能的液体介质中进行 （煤油，去离子水等），液体介质还能把放电过程 产生的金属小屑、炭黑等电蚀产物从放电间隙中悬 浮出来，对电极表面有较好的冷却作用。
▪ 工具电极材料的转移：工具电极的材料接触转移到 工件金属熔融表面，一些金属合金元素（W/Ti/Cr） 迅速扩散在金属的表面层。
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金属电火花表面强化
▪ 通过电火花放电的作用把一种导电材料涂敷 熔渗到另一种导电材料的表面，从而改变后 者的表面物理、化学性能。
▪ 例如把硬质合金等材料涂敷在用碳素钢制成 的各类模具、刀具、量具及机械零件表面， 可以提高其表面硬度（HV1100~1200,相当于 HRC70~72)
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电火花表面强化的物理化学过程
▪ 超高速淬火：电火花放电使工件表面极小面积的金 属被加热到高温，熔化或部分气化，而放电时间很 短暂，被加热的金属周围有大量的冷金属，冷速很 快。
▪ 渗氮；放电区域内温度很高，空气中的氮分子呈原 子状态，与熔化的金属中的一些元素形成氮化物 （氮化铁、氮化铬等）
▪ 渗碳：石墨电极或周围介质的碳元素，溶解在加热 而熔化的铁中，形成金属碳化物（碳化铁、碳化铬)
电火花表面强化技术及其应用
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。
介绍了电火花表面强化技术的基本原理和工艺特点，阐述了电火花表面强化技术的发展概况，分析了该技术在机械零部件修复、模具强化等方面的实际工程应用，指出了该技术今后的研究方向和发展趋势。
关键词: 电火花表面强化表面改性修复（一）电火花表面强化技术的基本原理与特点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 ～2000Hz 的频率在电极与零部件之间产生火花放电，在10－6～10－5( s) 内电极与零部件接触的部位即达到5000 ～10000℃的高温，使该区域的局部材料熔化、气化或等离子体化，将电极材料高速过渡并扩散到工作表面，形成冶金结合型牢固强化层。
研究表明，强化层主要由白亮层、扩散区和热影响区构成，涂层组织较细密，具有较高硬度及较好的耐高温性、耐腐蚀性和耐磨性。
电火花表面强化技术能有效地改善零部件表面的物理、化学和机械性能，包括硬度、导热和导电性能等，与常规表面强化工艺相比较，具有以下优点。
( 1) 电火花强化是在空气中进行，不需要特殊、复杂的处理装置和设备。
配套装置简单、灵活，投资和运行费用低，强化工艺环保。
( 2) 热输入量小，放电时间很短，放电端点的面积小，放电的热作用只发生在零部件表面的微小区域内，被强化零部件基体不产生退火或热变形。
( 3) 不受零部件形状限制，可以对平面或曲面形状零部件强化; 对需修复局部、有少量损伤、焊接性差以及淬火状态工件的修复更具优势。
( 4) 强化层是电极和零部件材料在放电时的瞬间高温高压条件下重新合金化形成的新合金层，结合非常牢固，不易发生剥落。
( 5) 强化层厚度、表面粗糙度与脉冲电源的电气参数以及强化时间等有关，控制相对简单。
电火花强化处理后可作为最终工序，加工余量少。
( 6) 电极材料来源广，耗量小，容易实现异种材料强化层，同时可以根据强化目的选择电极材料。
电火花沉积表面处理技术
链条腐蚀
齿轮磨损腐蚀
电机轴轴承位磨损
电火花沉积原理
电火花沉积（Electro-Spark Deposition, ESD）表面处理方法是表 面工程技术的重要分支之一，是通过火花放电作用把一种导电材 料涂覆熔渗到基体材料的表面，形成合金化的表面强化层，从而 改变基体表面的物理、化学性能和力学性能的工艺方法。功能有 表面强化与表面修复。
电火花沉积合金层示意图
离强化层表面不同距离的显 微硬度测试结果
磨损失重量的测试结果
电火花沉积设备原理
电火花沉积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。
电火花表面强化过程的电极运动状态
电火花沉积工艺效果
下图是以YG8作为工作电极对白口铸铁进行表面强化。 结果白口铸铁硬度提升3倍左右，而未经处理的白口铸铁试件磨损速度是 经过处理的试件的4.5倍。 可延长设备的使用寿命，减少资源消耗，具有很高的节能环保意义。该 技术主要用于轴类、叶片、模具等零件的修复和航空器件关键部位强化。
工作电极研究
可沉积陶瓷涂层电极（如TiC，WC等）的制作：以压结或半烧结 方式制作，而烧结体电极可切割成各种形状，从而实现任意形状 的强化。在金属表面沉积金属陶瓷，具有陶瓷耐高温、超硬度、 高耐磨、抗腐蚀等特性。 纳米电极：E.A.Levashov 等人采用粉末冶金技术制备了纳米结构 的电极材料，并探讨了其对强化过程中涂层的组织和性能的影响， 认为纳米级电极可以增加强化层密度、厚度、硬度和杨氏模量。 多层式电极
复合加工
2.3电火花强化
三、电火花强化P68定义：通过电火花的放电作用把一种导电材料涂敷熔渗到另一种导电材料的表面，从而改变后者表面的性能。
(如把硬质合金材料涂到用碳素钢制成的各类刀具、量具及零件表面，可大幅提高其表面硬度(硬度可达70～74HRC)、增加耐磨性、耐腐蚀性，提高使用寿命1～2倍。
)适用范围：上述各类零件的表面强化和磨损部位的修补。
原理：在电极与工件之间接直流或交流电，振动器使电极与工件之间的放电间隙频繁发生变化并不断产生火花放电，经多次放电并相应移动电极的位置，就使电极材料熔结覆盖在工件表面上，从而形成强化层。
金属零件表面之所以能够强化，是由于在脉冲放电作用下，金属表面发生超高速淬火、渗氮、渗碳及电极材料的转移四个方面的物理化学变化。
(1)超高速淬火电火花放电使工件表面极小面积的金属熔化。
由于放电时间很短暂，而被加热的金属周围是大量的冷金属，所以被加热金属急速冷却下来，形成了超高速淬火。
(2)渗氮电火花放电区域内，空气中的氮分子被电离，它和熔化的金属中的有关元素化合成高硬度的金属氮化物，如氮化铁、氮化铬等。
(3)渗碳来自石墨电极或周围介质中的碳元素因融于熔化的金属中而形成碳化物，如碳化铁、碳化铬等。
(4)电极材料的转移在压力和电火花放电的条件下，电极材料接触转移到工件金属熔化表面，有关金属合金元素(W、Ti、Cr等)迅速扩散到金属表面，形成强化层。
电火花表面强化层的金相组织变化、强化层厚度、硬度及耐磨性、耐腐蚀性等均与电极材料、工件材料及强化条件有关。
电火花表面强化的特点：1)强化在空气介质中进行，不需要特殊复杂的处理装置和设施。
2)可用于机械零件，工模夹具、量具、刃具的局部表面处理，强化前不需经过特殊预处理。
3)强化时，可根据工件表面的不同要求选择适当的电极材料，以提高表面硬度，增加耐磨性、耐腐蚀性。
4)强化层厚度可以通过电气参数和强化时间进行控制。
5)强化过程变形非常小，因此可安排为末道工序。
6)由于有一定的强化层厚度，所以电火花表面强化既可用于提高零件的硬度及耐磨性又可用于磨损件的修复。
激光强化、修复技术2
修复的重要意义：金属工模具的失效事实上均因其表层局部材料磨损等原因而报废，而且金属工模具的加工周期很长、加工费用极高（尤其是精密复杂模具或大型模具制造加工费高达数十万元乃至数百万元）。
因此，对金属工模具真正承受磨损作用的特定部位进行表面强化（“用劲用在点子上”），以大幅度延长、提高工模具的使用寿命，无疑是一种具有重要经济意义的方法。
另外，大多数工模具只因表面很薄一层材料被磨损后即失效报废，因此，只须对模具及关键金属零部件表面磨损局部区域进行修复，并在修复过程中把模具表面真正实际承受磨损的表面“换成”特殊高耐磨材料（“好钢用在刀刃上”），就可“变废为宝”，不仅使模具得到修复，而且由于修复后的新模具表面“刃口部位”使用了特殊高耐磨材料，修复后的模具的使用寿命还将较原模具大幅度提高，经济效益巨大（例如：修复一根电厂电机大型轴包括各种准备时间在内也仅需数天时间，但可创造上百万元的经济效益）。
模具工作面金属医生/激光强化处理技术及装备可对金属工件出现磨损、划伤、针孔、裂纹、缺损变形、硬度降低、沙眼、损伤等缺陷进行沉积、封孔、补平等修复功能。
还可在金属表面形成耐磨层、耐蚀层、耐热层、耐氧化层、耐冲击层、防滑层、高粘合层、可焊层、导电层等强化作用。
这样就决定了本设备应用的广泛性和先进性。
成为各行各业必备的设备。
1、模具制造行业塑料模表面的打毛，增加美感和使用寿命；头盔塑料模具分型面堆焊修复；铝合金压铸模具分流锥表面强化；模具腔超差、磨损、划伤等修复与强化。
2、塑料橡胶工业橡塑机械零部件修复，橡胶、塑料件用的模具超差、磨损与修补。
3、航空、航天业飞机发动机零部件、涡轮、涡轮轴修复或修补，火箭喷嘴表面强化修理，飞机外板部件修复，人造卫星外壳强化或修复，钛合金件的局部渗碳强化，铁基高温合金件的局部渗碳强化，镁合金的表面渗A1等防腐蚀涂层，镁合金件局部缺陷堆焊修补，镍基/钴基高温合金叶片工件局部堆焊修复，如：叶片叶冠阻尼面与叶尖的磨损和导叶的烧蚀等。
机电设备维修：其它修复技术
2．电火花表面强化工艺过程
电火花表面强化工艺过程包括强化前准备、实施强化和强化 后处理三个方面。
（1）强化前准备 首先应了解工件材料硬度、表面状况、工 作条件及需达到的技术要求，以便确定是否采用该工艺；其次 确定强化部位并清洗干净；选择设备和强化规范。
（2）实施强化 该工序是强化工艺的重要环节，包括调整电 极与工件强化表面的夹角，选择电极移动方式和掌握电极移动 速度等。
3. 刮研中切削力小，产生热量小，不易引起工件受力 变形和热变形。
4．刮研表面接触点分布均匀，接触精度高，如采用宽 刮法还可以形成油楔，润滑性好，耐磨性高。
5．手工刮研掉的金属层可以小到几微米以下，能够达 到很高的精度要求
(二）刮研精度的检查
1. 用贴合面的研点数表示 刮研精度的检查一般以工件表面上的显点数来表示。无论 是平面刮研还是内孔刮研，工件经过刮研后，表面上研点的 多少和均匀与否直接反映了平面的直线度和平面度，以及内 孔面的形状精度。
（3）强化后处理 主要包括表面清理和表面质量检查。
3．电火花表面强化工艺的应用
在机电设备修理中，电火花加工主要应用于硬质合金堆焊后 粗加工、强化和修复零件的磨损表面，还可以除去折断的钻头、 板牙、螺栓及钻出任何形状孔中的沟槽等。
三、机Байду номын сангаас强化工艺
机械强化工艺包括动力强化和静力强化。动力强化如表面喷 砂、喷丸强化等，静力强化如碾压、滚压强化等。 目前，比较先进的机械强化工艺还有超声波碾压强化工艺、最 优化振动滚压强化工艺等。
刮研修复工艺 表面强化工艺
要点1
要点2
感谢
其它修复技术
主要内容 一、刮研修复法 二、电火花表面强化工艺 三、机械强化工艺
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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。
¤一机多用，可进行堆焊沉积、表面强化等功能。
通过调节设备的放电电压，和放电频率，可获得须求的堆焊或强化涂层的厚度和光洁度。
¤操作简单、低热输入，模具修补时无须预热，堆焊的瞬间过程中无热输入，因而模具不变形、不退火、咬边和残余应力，不改变模具或产品金属组织状态。
¤电极来源广，经济
实用。
¤适用基材广，包括低碳钢、中碳钢、模具钢、不锈钢、工具钢、铸铁、铸钢、铸铝、铝合金、铜合金、镍合金、碳钨合金等，以及所有可以导电的导电体。
¤环保性，工作过程中无任何污染。
¤经济性，可现场在线修复，提高生产效率，节省时间和费用。
¤修复精度高，涂层厚度从几微米到几毫米，只须打磨、抛光。
也可进行车、铣、刨、磨等各类机械加工，以及电镀等后期加工。
发布时间：2006-4-2
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