[实用新型]旋转体表面电火花熔敷改性装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种旋转体表面电火花熔敷改性装置，特别是点焊电极电火花表面熔敷装置的改造技术。 

背景技术

随着汽车工业的飞速发展和人们都环境要求的提高，镀层（镀锌、镀铝）钢板和铝板在汽车上的应用越来越多；电阻点焊是现代汽车制造工业中最重要的工艺方法，它具有生产效率高、焊接成本低。易于实现自动化而被广泛应用于机械制造和汽车生产中。点焊电极是点焊过程中的主要消耗件，在点焊过程中电极的主要功能是传输电流、加压和散热。由于电极与工件接触时的温度较高，而且点焊电极自身具有一定的电阻，在点焊电流的作用下也会产生电阻热，因此点焊电极头部的温升很快，达到了稍低于焊点熔核的高温，使电极头部在高温和高压的共同作用下产生失效（点焊铝合金板时尤为突出）。为了提高点焊电极的使用寿命，国内外学者开展了大量研究工作。研究结果表明，提高电极寿命的主要途径包括开发点焊电极材料及对现有电极头部进行表面处理，其中对点焊电极表面处理最具潜力。由于点焊过程中电极受到力、热及冶金作用的部位主要在电极头部的表面，故对电极头部表面处理是提高电极使用寿命最经济、最有效的途径。目前，通过点焊电极表面改性提高点焊电极寿命的研究主要包括： 

1、电刷镀Co：此工艺通过在点焊电极端面电刷镀金属材料Co，使用刷镀Co后的点焊电极改善点焊镀锌钢板时的焊接工艺。此工艺的实验结果表明，在电极端面电刷镀钴可以改善镀锌钢板的点焊工艺性能；刷镀层厚度不同镀锌钢板点焊工艺性能改善程度不同，在一定刷镀层厚度范围内，厚度越厚，改善程度越大；刷镀层与电极基体间有足够的结合强度；刷镀层一定程度上阻止了镀锌钢板点焊过程中铜锌合金层的形成。点焊电极电刷镀钴后，虽然对点焊镀锌钢板工艺有所改善，但是该工艺对电刷镀液配置有严格的限制，并且具有一定的污染，因此工业化应用还鲜见报道。

2、表面渗钛：该工艺采用普通化学热处理的方法向铜电极表面渗入钛，实验结果揭示，采用表面化学人处理的方法，在电极表面渗入钛能使电极表面硬度提高，使得电极的抗变形能力增强。渗入的钛与铜的相互作用使电极表面的耐磨性与热稳定提高，减弱了铜与锌之间的相互作用。避免和减少了铜锌合金层的产生，对电极寿命有一定的延长。虽然，通过化学热处理方法向点焊电极表面渗钛能提高点焊电极寿命，但是渗钛后点焊电极的寿命提高很有限，提高幅度大致为未处理电极寿命的1倍左右。 

3、离子注入钨：该工艺在真空条件下，将注入的原子电离成离子，由引出系统引出离子束流，使带电离子在电场下加速，直接注入到靶室中的固体材料表面，形成一定厚度的离子注入层，进而改变表层的结构和组分，以获得新性能的表面表面处理工艺。经实验室验证，点焊电极经离子后，电极抗氧化能力显著提高，焊接过程重点烧损与飞溅也有所减少；电极的机械性能也有所提高，表现在抗疲劳性能增强，电极直径增减减缓，电极寿命由未交工前的600点提高到800点。虽然离子注入钨，对点焊电极的机械性能、抗氧化性，以及寿命都有所改善，但是电极寿命的提高幅度相当有限。不仅如此，离子注钨工艺相对复杂，且设备投入也交大。 

4、电火花表面沉积。电火花沉积(Electro Spark Deposition)是一种低应力、低变形的表面强化工艺。从表面处理技术角度定义电火花，通过电火花放电，把作为电极的导电材料熔渗进金属基体的表层，与母材形成冶金结合，使基体表面的物理化学和力学性能得到改善的一种表面处理技术。从微弧焊技术角度定义电火花，利用电容放电产生的短时大电流脉冲，形成温度高达5000~25000k的高温等离子弧，将电极材料熔化或气化，并过渡到工件上的一种脉冲电弧微焊接技术。由于电火花工艺所独具的特点，使其在材料表面改性方面得到了广泛应用，这其中也包括点焊电极电火花表面沉积。点焊电极电火花表面沉积中较为成功的研究包括，点焊电极表面电火花原位熔敷TiC、TiB2、TiB2-TiC，并且上述成果也开始应用于汽车车身的点焊连接。虽然，点焊电极电火花表面熔敷在工艺及工业应用上取得了显著成果，但是也存在某些不足。例如，沉积过程中局部高温，使得被加工电极涂层以下部分区域晶粒粗大（如图所示）。涂层在提高电极寿命方面效果较为明显，但是由于基本部分区域晶粒变大，使得涂层的优势难以充分发挥，进而限制了涂层电极寿命的大幅提高。