[发明专利]一种材料表面电火花喷丸强化方法与装置

说明书

本发明涉及材料加工技术领域，公开了一种材料表面电火花喷丸强化方法与装置。强化方法包括：设置待加工工件与工具电极；在待加工工件与工具电极之间设置遮蔽部，将遮蔽部覆盖于待加工工件的待加工区域，遮蔽部与工具电极之间形成工作空间；使工作空间内充满工作液；在工作空间施加工作电场以产生电火花放电。强化装置包括工作槽、电源、遮蔽部及工具电极，工作槽内设有工作液，电源的两极分别与待加工工件、工具电极电连接，遮蔽部位于工具电极与待加工工件之间且覆盖住待加工区域，工具电极与遮蔽部之间淹没于工作液中且能产生电火花放电。用该方法对材料表面处理后能达到类似喷丸的效果，可提高材料表面硬度、耐磨性及疲劳强度。

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，尤其涉及一种材料表面电火花喷丸强化方法与装置。

背景技术

零件在加工后容易在表面产生拉应力，这使其表面容易在交变或往复载荷作用下产生微裂纹，进而影响零件使用性能，缩短其使用寿命。通过对零件进行表面强化处理，在零件表层引入一定的残余压应力，能够提高零件的疲劳强度与耐磨性，从而延长零件的使用寿命。

目前常用的表面强化方法有表面热处理、表面化学处理及表面机械处理。表面热处理在金属材料领域应用较多，热处理后的零件实质上可以认为是一种特殊复合材料，其心部为原始成分的钢，表层则渗入了合金元素，心部与表层之间为紧密的晶体结构，结合强度非常高。但热处理需要的时间较长，工艺较复杂，且辅助材料消耗较多，成本较高，因此在应用上具有一定的局限性。表面化学处理是将零件置于活性介质中进行加热与保温，使介质中的活性原子渗入工件表层，以改变其表面层的化学成分、组织结构及性能，其在提高工件表面硬度、耐磨性、耐蚀性及疲劳极限上具有显著效果。但在化学处理过程中经常需要使用酸、碱或有机溶剂，这些溶剂具有一定腐蚀性，因此在应用上也具有一定的局限性。表面机械处理主要是滚压和喷丸，其具有工艺步骤简单、操作便捷、加工效果稳定及成本低等优点，因此被广泛应用。

滚压是用淬火的钢辊子在零件表面进行滚轧的强化方法。滚压使零件表面产生塑性变形和残余压应力，能显著提高零件的精度并降低表面粗糙度，但滚压仅适用于形状较简单的零件。喷丸是利用大量高速运动的钢珠打击零件表面，使表面产生冷硬层和残余压应力。对于材料强度高、零件表面有应力集中、表面粗糙或有表面缺陷的零件，喷丸强化具有显著的效果。

显然，表面喷丸技术在目前的表面强化处理中发挥着非常重要的作用，但也存在一些不足。例如常规喷丸的操作便捷性较差，容易出现钢珠泄露及喷丸效果不均匀等问题；新兴的激光喷丸虽然效果较好，但其设备投入非常高，且工艺参数还未完全探索明白，故其应用也受到一定限制。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种材料表面电火花喷丸强化方法与装置，通过该方法对材料表面处理后能够达到类似常规喷丸的效果，可以提高材料表面硬度、耐磨性及疲劳强度，增加其使用寿命，且该装置的成本较低、操作便捷，喷丸效果较均匀。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供了一种材料表面电火花喷丸强化方法，包括如下步骤：

S 10设置待加工工件与工具电极；

S20在待加工工件与工具电极之间设置遮蔽部，将遮蔽部覆盖于待加工工件的待加工区域，遮蔽部与工具电极之间形成工作空间；

S30使工作空间内充满工作液；

S40在工作空间内施加工作电场以产生电火花放电。

作为上述技术方案的改进，遮蔽部的材质为铜、铝、碳或聚氯乙烯。

作为上述技术方案的进一步改进，遮蔽部的厚度d的范围为0＜d≤0.3mm。

作为上述技术方案的进一步改进，使工作空间内充满工作液的方法为：设置工作槽，向工作槽内添加工作液，使工作空间淹没于工作液中。