[发明专利]65Mn钢电火花脉冲放电表面强化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种材料表面处理的工艺，特别涉及65Mn钢电火花表面强化工艺。

背景技术

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。传统电火花表面强化技术是直接利用高能量密度的电能对工件表面进行强化处理，通过火花放电作用将电极材料熔渗进工件的表层，形成合金化的表面强化层，使工件性能得到改善的工艺方法，这种方法存在较多缺点。而基于电火花加工方法的表面强化技术是在普通电火花加工机床上进行，能够形成致密且硬度高的强化层。众多学者的研究表明，在普通电火花加工机床上，应用正极性加工，在小电流和窄脉宽条件下，可以获得性能良好的表面强化层，强化层的显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性都有了较大提高。

强化层组织结构和表面性能随强化参数和电极材料的不同而变化。如下文献分别利用在工作液中添加粉末、利用压结体或烧结体电极进行电火花表面强化，对电火花脉冲放电强化层的表面组织和性能进行了深入的研究。研究表明，强化后的工件表面性能得到了显著提高，但是强层中存在的裂纹较多。硅作为半导体，电阻率大，以硅作为工具电极进行正极性电火花表面强化，硅电极消耗大，可以在两极间充满大量的粉末，强化过程的热量使两极与煤油中裂解出来的C发生合金反应，在工件表面形成非晶纳米晶强化层，通过选择合适的强化参数，可以有效的减少强化层中裂纹。

Y.M.Quan，Y.H.Liu，Powder-suspension dielectric fluid for EDM，Journal of Materials ProcessingTechnology，52(1995)44-54；

Y.Uno，A.Okada，S.Cetin，Surface Modification of EDMed Surface with Powder Mixed Fluid，in 2ndInternational Conference on Design and Production of Dies and Molds，2001；

B.H.Yan，Y.C.Lin，F.Y.Huang，C.H.Wang，Surface modification of SKD 61 during EDM with metal powderin the dielectric，Materials Transactions，42(2001)2597-2604。

发明内容

本发明的目的是提供一种65Mn钢电火花表面强化工艺，在普通电火花加工机床上，以硅为工具电极，在65Mn钢表面进行电火花表面强化，通过选择合适的强化参数，有效减少强化层中的显微裂纹，在65Mn钢表面形成非晶纳米晶强化层，显微硬度、耐磨性和耐腐蚀性有了显著提高。

本发明采取的技术方案为：

65Mn钢电火花表面强化工艺，步骤如下：

选用淬火后中温回火处理的65Mn钢为工件电极，单晶Si为工具电极，以煤油为工作液，利用电火花加工机床对65Mn钢进行正极性电火花表面强化，强化参数为：4.2μs≤脉宽＜7.5μs，脉宽脉间比为0.21～0.56；3.2A≤峰值电流＜14.2A；强化时间根据强化层厚度和表面粗糙度的要求选取15～25min。

所述的65Mn钢电火花表面强化工艺，优选步骤如下：

选用淬火后中温回火处理的65Mn钢为工件电极，单晶Si为工具电极，以煤油为工作液，利用电火花加工机床对65Mn钢进行正极性电火花表面强化，强化参数为脉宽4.2μs，脉间18μs，峰值电流5.6A，强化时间15min。

本发明通过大量的试验分析，得出如上技术方案，实验分析见如下过程：

(1)设定脉宽4.2μs，脉间18μs，峰值电流5.6A，在3～25min时间范围内选取不同时间进行表面强化。在15min时强化层厚度为最大6μm，表面粗糙度在25min时为最低值240nm，在15～25min范围内变化较小，所以我们设定强化时间为15min；

(2)在脉宽4.2μs，脉间18μs，加工时间15min条件下，在峰值电流为3.2～14.2A内选取不同电流进行表面强化。强化层厚度和表面粗糙度随峰值电流的增大而增大，在峰值电流为14.2A条件下，强化层表面出现较多空穴和显微裂纹；