[实用新型]平面电火花处理装置

说明书

本实用新型公开了一种平面电火花处理装置，包括：旋转电极，其包括可转动的圆盘状的电极座和沿环形均匀分布于所述电极座的电极；脉冲电源，其输出端电连接于所述电极，用于向电极输出瞬时放电电能；所述旋转电极在转动过程中，其电极依次接近并接触工件，向工件表面放电，使工件表面形成强化点；该装置利用电极和工件表面之间的气体介质进行瞬间火花放电，并使电能转化为热能和其他形式的能量，使金属表层产生物理、化学和冶金变化，以提高工件表面硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性等性能。

技术领域

本实用新型涉及机械零部件表面强化领域，特别涉及一种平面电火花处理装置。

背景技术

随着工业现代化和航天航空技术的发展，对各种机械设备零件的表面性能要求越来越高。一些高速、高温、高压等条件下工作的零件，往往因其表面局部磨损而使整个零件报废。因此如何提高和改善零件的表面质量和性能，以延长工件的使用寿命是十分重要的问题。

例如，车床的导轨、火车铁轨道岔等零件，工作时表面受到高压摩擦，表面极易发生磨损失效，造成机床的加工精度下降，火车的不平稳，甚至危险状况。因此，需要一种平面电火花处理装置对导轨平面、车轨平面进行改性使之强化，或进行一定的在线修复，提高其表面耐磨性，从而达到延长使用寿命的目的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种平面电火花处理装置，该装置利用电极和工件表面之间的气体介质进行瞬间火花放电，并使电能转化为热能和其他形式的能量，使金属表层产生物理、化学和冶金变化，以提高工件表面硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性等性能。

该平面电火花处理装置包括：旋转电极，其包括可转动的圆盘状的电极座和沿环形均匀分布于所述电极座的电极；脉冲电源，其输出端电连接于所述电极，用于向电极输出瞬时放电电能；其中，脉冲电极采用RC脉冲发生器，如图1所示，脉冲电极包括直流电源、限流电阻和储能电容器，所述直流电源、限流电阻和储能电容器依次电连接形成充电回路；所述电容器、电极和工件依次电连接形成放电电路，所述旋转电极在转动过程中，其电极依次接近并接触工件，向工件表面放电，使工件表面形成强化点。如图6所示，圆盘状的电极座上环向均匀分布有3个螺纹孔，用于固定安装三个电极；强化工件时，使工件需要加强的表面位于电机的分布圆圆周上，电极接脉冲电源的正极，工件接负极，脉冲电源的放电的频率由电极转速和电极数目来决定，确保每次电极旋转至与工件接触时发生一次放电，每一次放电强化的过程如图2所示，电机旋转带动电机座上的电极旋转，当电极还没有接触到工件的时候，电源E通过限流电阻R向电容器C充电，电极与工件之间的状态如图2a所示(其中箭头表示某时刻电极靠近或远离工件)。电极旋转向工件运动而无限接近工件时，使放电回路形成通路，在火花放电通路和相互接触的微小区域内将瞬时流过放电电流，电流密度高达105—106A/cm2，而放电时间仅为几微秒到几毫秒。由于放电能量在时间和空间上的高度集中，在放电微小区域内产生了5000—15000℃的高温，使该区域的基体向周围介质溅射，如图2b所示。电极继续靠近工件，使电极和工件的材料挤压在一起，如图2c所示。由于接触面积扩大和放电电流减小，使接触区域的电流密度急剧的下降，同时接触电阻也明显的减小，因此电能不在使接触部分发热。相反，由于空气介质和金属工件基体的冷却作用，局部熔融的材料被迅速冷却而凝固。接着冷凝的材料脱离电极而粘结在工件上，成为工件表面上的强化点。同时电极旋转，使得电极与工件脱离，放电回路被断开，电源重新对电容器C充电，这就是瞬态电能强化设备的一次充、放电过程。下一个电极又重复这个充、放电过程，并不断移动工件，使得接触的位置变化，强化点就相互重叠和融合，在工件表面形成一层强化层。充放电的周期非常短，充分设计电极数目和电极转速，可以提高强化效率。

进一步的，所述电极座通过电机驱动转动；所述电极的转轴与电极座之间设有弹性联轴器，通过弹性联轴器可以调整电极与工件表面距离，以免二者产生刚性碰撞。