专利名称：瞬态电能表面淬火及表面合金化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属表面加工设备，是一种瞬态电能表面淬火及表面合金化装置，具有对金属表面进行淬火和合金化的功能。主要由整流电路、充放电路、工频振动电路及简单冷却系统构成，用于提高金属表面的硬度。
目前，有多种方法可提高金属表面的硬度，以增加金属工作表面的耐磨损性能，1、采用加热冷却的方法加热零件整体达到相变点以上，然后快速冷却，进行马氏体相变来达到提高硬度的目的。这种方法的缺陷在于通常需在电炉或盐浴中加热零件，淬火中易造成零件变形甚至开裂，零件表面产生明显的氧化和脱碳现象，并存在较大的残余拉应力，耗能高，周期长；2、用感应加热、电子束加热、火焰加热、PVD等方法都可进行表面强化，但成本太高；3、用化学热处理方法也可进行金属表面强化，但原材料消耗多、周期长、耗能高，又易造成环境污染；4、采用喷丸表面处理强化效果不够明显。
为了避免现有技术的不足之处，本实用新型提出了瞬态电能表面淬火及表面合金化装置。它是利用电极放电时的瞬态电能加热金属局部表面后自然快速冷却，实现对部件表面离散淬火。利用金属的导热性，工件未被加热部分可吸收局部被加热部分的热量，使之快速冷淬火。电极中的化学元素在振动子能量作用下以通常高温元素扩散速度的1020倍快速进入欲渗金属表面，实现表面合金化。
本实用新型的技术思想是瞬态电能表面淬火及表面合金化装置由整流电路、电极、及简单冷却系统构成，其特征在于整流电路与电极之间的充放电电路采用可切换电阻与电容组成的充放电电路，删除了复杂的充电可控硅触发电路、放电可控硅触发电路，使得电路简单化；同时，还删除了电极加压装置，在电极上设计了电极振动子工频振动电路。因此，其可靠性和工作效率得到大幅度的提高。表面处理速度为6cm2/min。
当进行金属表面淬火时，电极材料根据加工对象可以选用石墨电极、SiC、MoSi2和LaCrO3电极及硬质合金电极。
当进行金属表面合金化时，电极材料根据不同用途可以选用巴比特合金、MoS2电极、铍青铜电极和石墨电极；黑色金属渗Ti、Cr、Ni、Mo、V、Mn、W、Zr、Cu、Co、Ta、Rh、Au、Pt、Ag等元素需分别采用这些元素或以这些元素为基的固溶体的电极，这些化学元素在振动子能量作用下以通常高温元素扩散速度的1020倍以上快速进入欲渗金属表面，达到表面合金化目的。
图1原理框图图2实施例示意图1-变压器 2-整流 3-充放电电路4-电极振子5-电极6-冷却系统7-加工电极 8-工件本实用新型将结合实施例(附图)作进一步描述变压器初级绕组电压为220V，经次级绕组降压后有两个可供选择的电压。充放电电路采用可切换电阻与电容组成，由R2、R3、R4、R5和C2、C3、C4组成，选择R2=100Ω、R3=200Ω、R4=400Ω、R5=1kΩ，选择C2=100μf、C3、=300μf C4=500μf。根据使用需求，由5组选择开关对R2、R3、R4、R5和C2、C3、C4进行适当组合。电极振动子工频振动电路由R1、R6、C5=700μf、触头KU10、U9组成，触头KU10、U9线圈控制电极以50赫兹振动。KU10控制电路由U2、U10、电容C5、D1组成。当电源接通后，经U1整流的电压对R和C组合的充放电电路充电，并经电极与工件接触发生瞬间放电。电极振动子工频振动电路控制电极使其以50赫兹的频率与工件频繁接触，以实现金属表面的淬火及表面合金化。
应用实施例1将45号钢垫板，经正火后表面硬度为HV190～240，采用石墨电极处理后的表面硬度提高到HV480～560，淬火层深度为0.5mm，表面渗入C、N元素，其中表面含碳量达到60号钢的水平。
应用实施例2铸铁件机械加工后的表面硬度为HB228，采用石墨电极处理的结果使得工件表面渗入N元素，表面硬度提高到HB567，淬火硬层深0.4mm。
本实用新型相比现有技术的优点在于设备简单，可靠性和工作效率得到大幅度的提高。表面处理速度为6cm2/min。
权利要求1.一种瞬态电能表面淬火及表面合金化装置，由整流电路(2)、电极(5)、及冷却系统(6)构成，其特征在于整流电路(2)与电极(5)之间的充放电电路(3)采用可切换电阻与电容组成的充放电电路；电极(5)采用电极振动子工频振动电路(4)。
2.如权利要求1所述的瞬态电能表面淬火及表面合金化装置，其特征在于充放电电路采用可切换电阻与电容组成，由R2、R3、R4、R5可选择并联结构和C2、C3、C4可选择并联结构组成；R3与一个开关串联，R4、R5并联后与一个开关串联，C2、C3、C4分别各与一个开关串联。
3.如权利要求1所述的瞬态电能表面淬火及表面合金化装置，其特征在于电极振动子工频振动电路(4)由R1、R6、C5、触头KU10、U9组成，触头KU10、U9线圈控制电极以50赫兹振动。
专利摘要瞬态电能金属表面淬火及表面合金化装置是一种新型金属表面加工设备,它是利用电极放电时的瞬态电能加热金属表面后冷却,实现对金属部件表面离散淬火和合金化。特征是用传统整流电路、传统可切换电阻与电容组成的充放电路、电极、电极振动子工频振动电路及简单冷却系统构成。为了实现金属表面淬火及表面合金化的目的,还提供了用于各种不同用途的电极材料。其效率和可靠性都得到大大的提高。处理速度为6cm
文档编号C21D1/09GK2463394SQ0022626
公开日2001年12月5日 申请日期2000年4月10日 优先权日2000年4月10日
发明者乔生儒, 吕宝桐, 李玫 申请人:西北工业大学