1、字木交i赢E皇王墨卫曩重互墨墨正墨圆理论，研发，设计，嗣叠一电火花加工中模具表面变质层的分析与计算曹会元(渤海船舶职业学院，辽宁葫芦岛125005)。 穗摘要：电火花加工已在模具制造中得到广泛应用，其物理本质决定了加工后模具成型表面存在变质层，文章对其在电 。加工中模具表面变质层进行了研究及分析，目的是为了更好地提高模具制造质量和延长模具使用寿命。关键词：电火花加工；变质层；分析与计算中图分类号：TG661 文献标识码：A 文章编号：10022333(2010)04一005802a ， ，f+Analysis and CalculatiOn of EDM Mold Surfhce Deteri
2、oration LayerCAo Huiyuan(Bohai Shipbuilding Vocational College，Huludao 125005，China)Abstract：EDM has been widely used in mold manufacturing，and it8 working principle detemines that the processedmolding metamorphic layer fornls on the mold su以ce，lhe EDM metamorphic layer on the mold su以ce is analyzed
3、which is helpful to impmve the mold pmcessing quality and increase its service lifeKey wnrds：EDM；deterioration layer；analysis and calculation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。电火花加工法在模具制造中得到了迅速发展和日益广泛的应用。从放电加工的原理看，加工过程是在加工液中通过大量电弧放电产生高温和高压形成多个放电痕累积而成，因此被加工的材料必然在局部受到骤热、骤冷的变化和高温高压下
4、的物理与化学作用的影响，从而在加丁表层形成与原材料所不同的变质层。l 电火花加工中模具表面变质层的分析在电火花放电作用下，模具材料表面层的金相组织发生了明显的变化，形成不连续的、厚度不均匀的变质层。在放电加工的放电点的温度可以认为是达到材料的沸点温度，这一热源存在的时11日J越长，温度渗透到材料内部的深度越深，因此可认为热源存在的时间与放电时间的长短有关。进一步分析，热渗透的影响具有两种效果。其一是热影响被消除，另一种情况是被熔融的金属造成残留。实践表明，当电流密度较高时，也就是放电的峰值电流大，而脉冲放电时间短的状况，其熔融金属的残留较少；但在低电极消耗的条件下，电流密度较低时，残留金属较多
5、。变质层的厚度一般与加T面粗糙度成正比增加。变质层较薄时，变质层厚度一般与加工面的粗糙度厚度相同，但变质层如较厚时，则叮达到粗糙度厚度的2倍(低电极消耗)。因此为减少变质层的影响，在加工中应尽可能采用脉冲放电时间较短的加工条件。变质层的形成是电火花加工所产生的副作用。钢材在加下液中放电时，液体中分解的碳精在高温高压作用下造成浸碳处理，形成较高含碳时的高硬度表层。这个表层由马氏体和残留奥氏体与未熔解碳化物所组成，其维氏硬度在HVl000甚至HVl000以下，如图l所示。58 I机械工程师2010年第4期对于碳钢来说，工件表面的熔化层(变质层由熔化凝固层与热影响层组成)在金相照片上呈现白色，又称为
6、白层。它与基体金属完全不同，是一种树枝状的淬火铸造组织，与内层的结合也不甚牢固。它主要由马氏体、大量晶粒极细的残余奥氏体和某些碳化物组成。2电火花加工中模具表面变质层对模具寿命的影响模具的使用寿命不仅与基体的强韧性有关，而且与其表面的组织、显微裂纹和残余应力的分布有密切的关系。对模具型腔来说，形成的变质层有利于在型腔的表面产生一定的硬度层，金属熔融后再凝固，在表面留存残余应力(约700800Nmm2拉应力)，如型腔已加工至要求尺寸或者是要求的表面纹理，则残余应力存在将增加模具型腔的使用寿命。但如果模具型腔需要进一步抛光处理或其他加1=，这种变质层也会影响到后续的模具加丁性能；而对于脆性材料，如
7、超硬合金钢，这种影响可能造成材料的加工裂纹，成为影响型腔寿命的隐患。超硬合金钢虽然当局部温度升高后，其材料的强度不会减弱，但这类材料受到局部温度梯度形成的热应力后，极易产生龟裂。因此对这类材料的加工建议使用脉冲放电时间较短的加工。万方数据字木交；赢l理论，研发，设计，期造墨叵岛冒墨重蚤盈誓墨誓岱圆冷轧辊激光毛化技术对板材性能的影响分析陈文涛(新疆轻工职业技术学院机电系，乌鲁木齐830021)摘要：为改善冷轧板使用性能，提出了使用激光毛化技术对冷轧辊表面进行造型强化，通过对毛化板材力学性能及表面粗糙度测试数据分析，阐述了冷轧辊激光毛化技术对板材性能的影响。关键词：激光毛化；冷轧辊：机械性能中图分
8、类号：TG3351 2 文献标识码：A 文章编号：1 0022333(201 O)04一0059一02Effbct Analysis of the Laser ROughing Technology on Properties of CoId RoUed StripCHEN Wentao(XiIljiang Institute of LightIndustry Technology，Wnlmuqi 830021，China)Abstract：In order to impmve the use characteristics of cold rolled strip，laser beam te
9、xturing technology was proposedfror strengthening the cold roIler suIf|aceEf如cts of the Laser Roughing TechnoIogy on property of coId rolIed$trip wasrepresented thmugh analysing test data of technique propenies and surface roughnessKey woI【Is：laser roughing；cold roller； mechanical propeniesl引 言冷轧板的一
10、系列表面形貌参数对钢板的冲压性、涂层后光亮度等】：艺性能有莺要影响，冷轧板的表面形貌在很大程度卜又取决于冷轧生产过程中T作辊及平整辊的表面形貌。而冷轧辊的表面形貌主要取决于其毛化工艺。具有特殊形貌的冷轧板材在汽车和家电产业中有着广泛应用。目前，常用的毛化工艺主要有喷丸毛化、电火花毛化和激光毛化等。2冷轧辊激光毛化技术简介冷轧辊的激光毛化(Laser Beam Texturing，简称LBT或1月)是采用高能量密度、高重复频率的脉冲激光柬，聚焦照射到做旋转运动的轧辊表面，使辊而会属材料迅速熔化成熔池，同时由侧吹装置对微小熔池施与设定压力、流量和方向的辅助气体对熔池熔融金属挤压造型。按一定的方向堆
11、积到熔池边沿并通过极速冷凝形成有序的硬度极高的ful坑与凸台。形成具有一定形貌的微坑和坑边环形凸台结构。同时，激光器与轧辊作轴向相对运动，完成轧辊毛化。通过调节激光毛化工艺参数，如激光功率、脉冲频率、脉冲宽度、辅助气体种类、方向和流量以及轧辊旋转速度等，可精确控制轧辊表面的毛化坑型及分布。3电火花加工中模具表面变质层厚度的计算在实际计算中常将变质层厚度作为加工面的粗糙度，这是因为变质层在构成l二是由熔融物体残留于放电痕底部的再凝固层以及放电高温导致材料的表层生成与原材料组织不同的部分。因此，放电表面的温度分布对变质层的厚度有重要影响，如图2所示。根据资料介绍计算电火花加工的变质层厚度有如下方法
12、：依据放电点的表面温度达到材料的沸点R，同时假设热源持续的时间为放电时间r。，计算材料的变质层厚度。在半无限体的表面，自时间f=O开始，持续作用一定的温度，求0时距表面深度为危的瞬间温度r。即仁砒l一冬l冬edy、1T。2、|f上式中，|=Kpc，I|为热传导率，p为密度，C为热容。式中括号中的第二项称之为误差函数。电火花加工中的温度以及放电时间对变质层的深度有影响，放电时间越长，则深入表面的深度越深。参考文献】1周湛学数控电火花加工【M J北京：化学T业出版社，20082郭永丰电火花加工技术M哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20053赵万生特种加工技术M北京：高等教育出版社，2001(编辑毕胜
13、)作者简介：曹会元(1972一)，男，讲师，渤海船舶职业学院机电工程系模具专业主任，主要从事模具设计与计算机辅助设计方面教学研究工作。收稿日期：2010-02加5机械工程师2010年第4期l 59万方数据电火花加工中模具表面变质层的分析与计算作者： 曹会元作者单位： 渤海船舶职业学院,辽宁,葫芦岛,125005刊名： 机械工程师英文刊名： MECHANICAL ENGINEER年，卷(期)： 2010，“(4)被引用次数： 0次参考文献(3条)1.周湛学 数控电火花加工 20082.郭永丰 电火花加工技术 20053.赵万生 特种加工技术 2001相似文献(10条)1.期刊论文 南欢.Nan
14、Huan 电火花加工变质层对模具成形表面的影响 -现代制造工程2006,“(8)电火花加工是模具制造的主要加工手段之一,其物理本质决定了用该手段加工的模具成形表面存在表面变质层.分析表面变质层的形成机理、变质层对模具质量和寿命的影响,并提出对策.2.期刊论文 南欢.Nan Huan 电火花加工变质层对模具成型表面的影响 -模具制造2006,6(7)电火花加工是模具成型零件的主要加工手段之一,其物理本质决定了用该手段加工的模具成型表面存在表面变质层,文章对表面变质层的形成机理、变质层对模具质量和寿命的影响进行了分析,并提出了对策.3.期刊论文 李小飞 电火花加工的表面质量 -科技信息2010,“
15、(13)电火花加工在机械模具等方面仍有其不可替代的作用与地位,本文从电火花加工质量的各项评定参数,即表面粗糙度、表面变质层及表面机械性能等结合加工实践予认详细分析,且体提出改进这些性能指标的方法及建议.4.期刊论文 卢学军.贾云海.冯利斌.李建钢.赵占海.Lu Xuejun.Jia Yunhai.Feng Libin.Li Jiangang.Zhaozhanhai 放电参数对PCD表层材料微观结构影响的实验研究 -电加工与模具2009,“(6)通过调整电火花成形加工的主要放电参数,对聚晶金刚石(PCD)样品进行放电加工.进而对样品进行X射线衍射分析,并在扫描电子显微镜下观察其表层结构.弄清了放
16、电加工后PCD表面变质层的主要成分及其产生的原因,分析了脉冲宽度和加工电流对PCD表面变质层深度、表面粗糙度的影响.为制定PCD放电加工工艺提供了重要的实验依据.5.学位论文 庞海峰 混粉电火花加工表面特性分析 2008电火花加工技术通过放电蚀除材料，实现对任意导电性材料加工，而不受材料硬度、强度、韧性等力学性能及形状的限制，成为制造技术领域中重要的加工手段，在现代制造领域，特别是模具制造领域占据着重要的地位。但常规的电火花加工又存在着明显的缺陷，如加工表面质量较差、精加工效率低下、大面积精加工较困难等，使加工后的模具表面不能直接使用，必须通过抛光以提高其表面质量。混粉电火花加工技术通过在工作
17、液中添加硅、铝等微细粉末，克服了上述缺点，降低了表面粗糙度，改善了加工表面的质量，提高了加工速度和加工过程的稳定性，降低了电极损耗，实现了大面积表面的光整加工。然而，混粉电火花加工后的表面作为工件最终加工面，在实际加工中需要对其各项性能指标进行有效地控制，本文对比实验分析了不同加工条件下的常规电火花和混粉电火花加工的表面特性，特别是对电火花加工表面的微观形貌及表面变质层特性进行了深入的研究。首先，对电火花加工表面微观形貌进行了研究。从放电凹坑的形成过程出发，针对不同的工件材料，通过实验研究分析不同加工条件下电火花加工表面微观形貌的差异及变化，探究影响加工表面质量的因素，从而为实现大面积的光整加
18、工提供合理的指导依据。其次，对电火花加工表面变质层显微特性进行了研究，特别是对变质层显微硬度和显微裂纹进行了深入的研究。通过正交实验，研究了对常规电火花与混粉电火花加工表面显微硬度有显著影响的因子，并分析了影响机理及规律，得到混粉电火花加工表面显微硬度最佳加工条件参数；通过对比研究常规电火花与混粉电火花加工表面显微裂纹分布图及存在的差异，探究影响显著因素及规律，从而合理配置参数，减少显微裂纹的出现，以提高加工表面的性能。6.会议论文 蒋亨顺.伏金娟.吴洪波.牛立刚.崔秀藩 钛合金放电加工表面微观质量与峰值电流的关系 2001介绍了采用电火花加工钛合金材料时,峰值电流的变化对加工表面微观质量的影
19、响.7.会议论文 王良.朱红钢 发动机涡轮工作叶片气膜小孔电火花加工 2001本文主要讨论发动机涡轮叶片气膜小孔的电火花加工,以及采用电火花加工造成的表面变质层、熔化凝固层的后续处理工艺.8.学位论文 赵伟 电火花加工工艺研究 1996该文主要研究了高温合金-GH188电火花加工的工艺特性.细致分析了对GH188进行电火花加工时,各参数如脉宽、峰值电流、停歇对加工生产率、加工精度、电极相对损耗和表面粗糙度的影响规律.之后,对GH188电火花加工表面变质层的状态,如表层成份、表面残余应力、微观裂纹以及金相组织变化、显微硬度等方面进行了深入研究.此外,在电火花高速小孔加工部分,还讨论了电极材料,电
20、极形状以及加工极性对高速小孔加工工艺的影响规律.最后,该文建立了生产率随各参数变化的经验公式.9.会议论文 任中根.林巧 新型航空发动机气膜小孔数控电火花加工技术研究 1997目前，新型航空发动机部件中，有许多小孔或群孔零件，结构很复杂，材料很难加工，尤其是大型整体薄壁结构件，用传统机械钻削的方法，根本无法加工，成为生产研制中的技术关键。该文针对这个问题，介绍了近年来采用数控电火花技术，进行新型发动机气膜小孔数控加工技术研究的情况，详尽阐述了工艺参数，表面变质层，工艺装置，数控程序等有关问题，以便同行在生产研制中参考。10.期刊论文 全晓春 高速走丝干式线切割二次切割机理的研究 -天水师范学院学报2007,27(5)干式电火花加工的最大优点在于它是一种清洁的加工方法.通过实验研究发现,它还具有如下的特点:工具电极损耗极小,且与脉冲宽度无关;与液中加工相比,其作用力较小,特别适合于精加工;放电间隙较窄;表面变质层较薄;可实现表面改性处理;不产生电解腐蚀作用.本文链接：http:/
