液中放电沉积关键技术研究

论文摘要

电火花加工技术一经问世，就受到制造业的重视，并在难加工材料、复杂曲面、精密表面、低刚度零件加工等方面取得了广泛的应用。经过世界各国的科研工作者们坚持不懈的努力，电火花加工技术的研究领域越来越多元化。液中放电沉积是上个世纪80年代末，日本的科研工作们者在传统的电火花加工方法的基础上发展起来的一门新的表面改性处理技术，与传统的表面改性技术如PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)等相比该技术具有以下的优点：不需要专门的表面处理设备，利用工、模具车间现有的电火花成形加工机床即可完成工件的表面处理；工艺简单，不像其它表面涂层方法那样需要比较复杂的预处理技术等。液中放电沉积技术有别于电火花加工技术的一个显著特征是采用了液中放电沉积专用工具电极，本文针对专用工具电极的特殊性能，对液中放电沉积的机理进行了研究。液中放电沉积专用工具电极材料选择了具有一系列良好特性的TiC精细粉末，工具电极的制作工艺采用烧结的方式，对烧结温度要进行严格地控制，以保证烧结出的工具电极符合液中放电沉积工艺的要求。从以下几个方面对液中放电沉积的工艺规律进行了研究：液中放电沉积层表面粗糙度变化规律，沉积层厚度变化规律，主要包括电气参数、加工面积和加工极性对沉积层厚度的影响，并在液中放电沉积工具电极损耗规律研究的基础上，对液中放电沉积层的生成效率进行分析。对液中放电沉积处理过的工件表面显微硬度、摩擦、磨损性能及耐腐蚀性能等进行了测试分析，并通过对液中放电沉积处理的工件表层合金成份及组织结构的分析，对沉积后工件的表面性能变化做出了合理的解释。针对目前的电火花成形加工机床的一些特点，研制开发了液中放电沉积复杂刀具液中放电沉积装置，利用该装置可以方便地实现不同型号的麻花钻头和铣刀的液中放电沉积处理，通过对液中放电沉积处理过的钻头和未处理过的钻头在完全一致的切削环境下进行钻削对比试验，结果表明处理过的钻头其使用寿命较未处理过的钻头提高一倍以上。由于使用传统的脉冲电源进行加工所获得的沉积层存在有裂纹等缺陷，本文研制了液中放电沉积专用脉冲电源。利用该电源进行放电沉积表面处理，工件沉积层表面十分均匀，几乎见不到显微裂纹，有效地降低了沉积层表面的粗糙度值，尤其是正极性加工时所获得沉积层的粗糙度值降低到原来的四分之一左右。同时可以进一步提高沉积层的生成效率，采用正极性进行加工时，使用放电沉积脉冲电源沉积层的生成效率是利用普通电火花加工脉冲电源的1.8倍左右，而负极性沉积时则达到3.5倍左右。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 电火花加工和表面改性技术的研究和发展趋势
• 1.1.1 电火花加工技术的研究和发展趋势
• 1.1.2 表面改性技术的研究和发展趋势
• 1.2 液中放电沉积技术的研究和发展趋势
• 1.2.1 液中放电沉积技术的种类
• 1.2.2 液中放电沉积技术的特点
• 1.2.3 液中放电沉积技术的应用
• 1.2.4 国内液中放电沉积技术的研究状况
• 1.3 课题的来源及研究的目的和意义
• 1.4 本课题的主要研究内容
• 第2章 液中放电沉积的机理及专用工具电极研究
• 2.1 液中放电沉积的机理研究
• 2.1.1 液中放电沉积过程中工具电极损耗的研究
• 2.1.2 液中放电沉积过程中工件蚀除的研究
• 2.1.3 工具电极粉末颗粒沉积到工件表面过程的研究
• 2.2 液中放电沉积专用工具电极的研究
• 2.2.1 液中放电沉积专用工具电极制作材料的选取
• 2.2.2 液中放电沉积专用工具电极制作方案选择
• 2.2.3 液中放电沉积专用工具电极制作工艺研究
• 2.3 本章小结
• 第3章 液中放电沉积工艺规律研究
• 3.1 液中放电沉积影响效果相关因素的研究
• 3.1.1 吸附效应对液中放电沉积效果的影响
• 3.1.2 液中放电沉积电气参数的选择
• 3.1.3 极性效应对液中放电沉积效果的影响
• 3.1.4 非电气条件对液中放电沉积效果的影响
• 3.2 液中放电沉积表面粗糙度变化规律研究
• 3.3 液中放电沉积层厚度变化规律研究
• 3.3.1 电气参数对沉积层厚度的影响
• 3.3.2 加工面积对沉积层厚度的影响
• 3.3.3 加工极性对沉积层厚度的影响
• 3.4 液中放电沉积工具电极损耗规律研究
• 3.4.1 电气参数对工具电极损耗量的影响
• 3.4.2 加工面积对工具电极损耗量的影响
• 3.4.3 加工极性对工具电极损耗量的影响
• 3.5 液中放电沉积层生成效率研究
• 3.6 本章小结
• 第4章 液中放电沉积表面性能研究
• 4.1 液中放电沉积层硬度测试及分析
• 4.2 液中放电沉积层摩擦磨损性能研究
• 4.2.1 液中放电沉积层摩擦磨损性能试验
• 4.2.2 试验结果分析与讨论
• 4.3 液中放电沉积表面耐腐蚀性能研究
• 4.4 本章小结
• 第5章 液中放电沉积技术应用研究
• 5.1 现有刀具涂层技术概述
• 5.2 高速钢麻花钻头（铣刀）液中放电沉积装置的研究
• 5.2.1 高速钢麻花钻头（铣刀）放电沉积特点及对装置的要求
• 5.2.2 高速钢麻花钻头（铣刀）液中放电沉积装置设计
• 5.3 高速钢麻花钻头（铣刀）液中放电沉积试验研究
• 5.3.1 高速钢麻花钻头（铣刀）液中放电沉积工作过程
• 5.3.2 液中放电沉积麻花钻头钻削试验
• 5.4 本章小结
• 第6章 液中放电沉积专用脉冲电源研究
• 6.1 液中放电沉积专用脉冲电源设计思路
• 6.2 液中放电沉积专用脉冲电源的硬件体系结构
• 6.3 液中放电沉积专用脉冲电源的软件体系结构
• 6.4 液中放电沉积专用脉冲电源的试验研究
• 6.4.1 表面形貌对比分析
• 6.4.2 表面粗糙度对比分析
• 6.4.3 沉积层生成效率对比分析
• 6.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表的学术论文
• 致谢
• 个人简历