CN109628928A - 一种电火花沉积装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电火花沉积装置，包括：工具电极、磁铁、导电磁粉、超声换能器和电源；工具电极的第一端与超声换能器连接，工具电极的第二端与磁铁的第一极连接，磁铁的第二极吸附有导电磁粉，导电磁粉构成的工具头朝向工件的外表面；电源的正极与工具电极连接，电源的负极与工件连接。在本发明中，导电磁粉构成的柔性工具头在通电后作为阳极能够对工件外表面进行放电沉积，由于工具头为柔性的，因此能够在与工件表面的相对运动中自适应于复杂多样的工件外表面形状，从而对工件表面进行稳定的放电沉积，形成与工件表面材料呈冶金结合的强化涂层。
Description
技术领域
本发明涉及工件表面加工领域，尤其涉及一种电火花沉积装置。
背景技术
电火花沉积技术因其对工件热输入量小，热影响区域小，工件基本无变形，沉积层与基体为冶金结合，具有良好的耐磨性和耐高温性，且采用该技术对工件表面进行强化处理，工艺简单、资源消耗小、设备易操作、使用成本低、生产周期短，具有较高的节能环保意义等优点而日渐受到人们的重视，近几年该技术来获得了较快发展，在零件表面强化涂层制造领域得到了日益广泛的应用。
尽管电火花沉积技术具有诸多优点，但由于其沉积过程复杂，影响因素较多，相关研究不够深入和全面，目前该技术的沉积机理尚未完全明确，且其工具电极形式单一，设备自动化程度低且沉积过程稳定性差，难以在形状复杂的工件表面放电沉积适用的耐磨涂层。
研究发现，采用传统的硬质工具电极进行放电沉积，硬质电极和工件间接触力波动大，动态接触极其不稳定，当对外表面形状复杂的工件进行放电沉积时，硬质电极对其表面的适应能力差，无法获得适用的涂层。
发明内容
本发明实施例提供了一种电火花沉积装置，通过柔性的工具头能够自适应于工件的表面形状，对工件表面进行稳定的放电沉积。
本发明提供了一种电火花沉积装置，包括：工具电极、磁铁、导电磁粉、超声换能器和电源；
所述工具电极的第一端与所述超声换能器连接，所述工具电极的第二端与所述磁铁的第一极连接，所述磁铁的第二极吸附有所述导电磁粉，所述导电磁粉构成的工具头朝向工件的外表面；
所述电源的正极与所述工具电极连接，所述电源的负极与所述工件连接。
优选地，所述工具头还包括：金属丝；
所述金属丝的一端与所述磁铁的所述第二极连接，且所述导电磁粉被吸附于所述金属丝上。
优选地，所述金属丝的数量为至少两根。
优选地，至少两根所述金属丝呈一排或多排设置。
优选地，本发明提供的一种电火花沉积装置还包括：导电磁粉盒和导电磁粉补充器；
所述导电磁粉补充器的输入端与所述导电磁粉盒连接，所述导电磁粉补充器的输出端朝向所述工具头。
优选地，本发明提供的一种电火花沉积装置还包括：保护气罐和保护气喷嘴；
所述保护气喷嘴的输入端与所述保护气罐连接，所述保护气喷嘴的输出端朝向所述工件的外表面。
优选地，所述保护气罐内置的保护气为氩气。
优选地，本发明提供的一种电火花沉积装置还包括：喷吹装置；
所述喷吹装置分别与所述保护气罐、所述导电磁粉盒连接。
优选地，所述电源的正极与所述工具电极的中部连接。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明提供了一种电火花沉积装置，包括：工具电极、磁铁、导电磁粉、超声换能器和电源；工具电极的第一端与超声换能器连接，工具电极的第二端与磁铁的第一极连接，磁铁的第二极吸附有导电磁粉，导电磁粉构成的工具头朝向工件的外表面；电源的正极与工具电极连接，电源的负极与工件连接。在本发明中，导电磁粉构成的柔性工具头在通电后作为阳极能够对工件外表面进行放电沉积，由于工具头为柔性的，能够自适应于工件复杂多样的外表面，进而实现稳定的放电沉积，形成有效的强化涂层。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明提供的一种电火花沉积装置的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明提供的一种电火花沉积装置的一个实施例的另一结构示意图；
图3为本发明提供的一种电火花沉积装置的工作过程示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供了一种电火花沉积装置，通过柔性的工具头能够自适应于工件的表面形状，对工件表面进行稳定的放电沉积。
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供的一种电火花沉积装置的一个实施例，包括：工具电极1、磁铁2、导电磁粉3、超声换能器4和电源5；
工具电极1的第一端与超声换能器4连接，工具电极1的第二端与磁铁2的第一极连接，磁铁2的第二极吸附有导电磁粉3，导电磁粉3构成的工具头朝向工件11的外表面，工件11设置于夹具12上；
电源5的正极与工具电极1连接，电源5的负极与工件11连接。
在本发明提供的一种电火花沉积装置中，由于工具头由导电磁粉3构成，则工具头成为工具电极1上柔性的一端，工具头在沉积过程中相对工件表面进行超声振动以及旋转运动和往复运动，与工件表面产生动态接触，柔性的工具头能够自适应于工件11复杂多样的外表面，当工具电极1通电后，此时工具头为阳极，其对工件11外表面进行放电沉积时，显然这种自适应的柔性动态接触式放电不仅适用于对各种形状复杂的工件11进行沉积，而且沉积过程中工件11表面各处的放电几率也将基本均等，也就是说其沉积过程中沉积区域放电点的分布将更为均匀，这无疑将有效地提高涂层的均匀性和连续性，减少涂层的微观缺陷，提高涂层的致密性，从而实质地提高沉积质量，此外工具电极1的超声冲击还将在沉积的表面产生超声喷丸效应，该效应无疑将极大地消除表面残余应力，从而实质性地提高沉积涂层的厚度，进而实现稳定的放电沉积，形成有效的涂层。
更进一步地，请参阅图2，由于工具头由导电磁粉3构成，导致其本身的电阻较大，为了减少电阻对放电沉积的影响，通常工具头中还包括：金属丝6；
金属丝6的一端与磁铁2的第二极连接，且导电磁粉3被吸附于金属丝6上。
更进一步地，为了适应工具头的结构，金属丝的数量通常为至少两根，至少两根金属丝呈一排或多排设置，则可以将磁铁2与金属丝6连接为一个类似于刷子状的结构，其上吸附有导电磁粉3，构成一个完整的工具头。
更进一步地，由于在放电沉积过程中，导电磁粉3在通电后会逐渐沉积到工件11上形成涂层，因此工具头在沉积过程中会造成损耗，故本发明提供的一种电火花沉积装置还包括：导电磁粉盒7和导电磁粉补充器8；
导电磁粉补充器8的输入端与导电磁粉盒7连接，导电磁粉补充器8的输出端朝向工具头，用于在不中断沉积过程的状态下，由于磁铁2的存在，能够从导电磁粉补充器8吸附导电磁粉3修复工具头上的损耗，因此通过从外界持续补充导电磁粉的方式来对工具头的损耗区域进行填充修复，可以提高工具头的寿命，使其更加耐用。
更进一步地，本发明提供的一种电火花沉积装置还包括：保护气罐9和保护气喷嘴10；
保护气喷嘴10的输入端与保护气罐9连接，保护气喷嘴10的输出端朝向工件11的外表面，通过在放电沉积过程中向工件11的外表面喷射保护气，防止涂层发生氧化。
更进一步地，保护气罐9内置的保护气通常可以为氩气。
更进一步地，本发明提供的一种电火花沉积装置还包括：喷吹装置；
喷吹装置分别与保护气罐9、导电磁粉盒7连接。可以理解的是，喷吹装置可以为导电磁粉盒7、保护气罐9提供动力，以鼓吹导电磁粉喷出导电磁粉补充器8，被磁铁2吸附进行损耗修复，同理鼓吹保护气从保护气喷嘴10中喷向工件11表面。
更进一步地，电源5的正极与工具电极1的中部连接。
以下将对本发明提供的一种电火花沉积装置的工作过程进行具体说明，请参阅图3，其工作过程如下：
如图3中的(a)状态，此时超声换能器4给予工具电极1动力进行超声振动，此时电极进给，进入(b)状态，工具头上的导电磁粉3通电后在工件11的外表面上实现放电沉积，此时可见工件11的外表面是凹凸不平毫无规律的，柔性工具头能够自适应工件11的表面，实现放电沉积在表面上形成有效的沉积涂层14，即进入(c)状态，且在此过程中工具头上有部分区域形成了放电损耗13，则可以通过导电磁粉补充器8对工具头进行修复从而使得工具头基本恢复到初始状态即(a)状态。故在不断进行放电沉积的过程中，本发明中的工具头能够不断地适应各种工件11上的复杂表面，对其进行稳定的放电沉积，形成有效的涂层。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种电火花沉积装置，其特征在于，包括：工具电极、磁铁、导电磁粉、超声换能器和电源；
所述工具电极的第一端与所述超声换能器连接，所述工具电极的第二端与所述磁铁的第一极连接，所述磁铁的第二极吸附有所述导电磁粉，所述导电磁粉构成的工具头朝向工件的外表面；
所述电源的正极与所述工具电极连接，所述电源的负极与所述工件连接。
2.根据权利要求1所述的电火花沉积装置，其特征在于，所述工具头还包括：金属丝；
所述金属丝的一端与所述磁铁的所述第二极连接，且所述导电磁粉被吸附于所述金属丝上。
3.根据权利要求2所述的电火花沉积装置，其特征在于，所述金属丝的数量为至少两根。
4.根据权利要求3所述的电火花沉积装置，其特征在于，至少两根所述金属丝呈一排或多排设置。
5.根据权利要求1所述的电火花沉积装置，其特征在于，还包括：导电磁粉盒和导电磁粉补充器；
所述导电磁粉补充器的输入端与所述导电磁粉盒连接，所述导电磁粉补充器的输出端朝向所述工具头。
6.根据权利要求5所述的电火花沉积装置，其特征在于，还包括：保护气罐和保护气喷嘴；
所述保护气喷嘴的输入端与所述保护气罐连接，所述保护气喷嘴的输出端朝向所述工件的外表面。
7.根据权利要求6所述的电火花沉积装置，其特征在于，所述保护气罐内置的保护气为氩气。
8.根据权利要求7所述的电火花沉积装置，其特征在于，还包括：喷吹装置；
所述喷吹装置分别与所述保护气罐、所述导电磁粉盒连接。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的电火花沉积装置，其特征在于，所述电源的正极与所述工具电极的中部连接。
Priority Applications (1)
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| CN201910133213.4A CN109628928A (zh) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | 一种电火花沉积装置 |
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113751811A (zh) * | 2021-10-19 | 2021-12-07 | 大连交通大学 | 一种电磁搅拌电火花沉积修复装置及沉积修复方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20170304924A1 (en) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | The Hong Kong Polytechnic University | Magnetic-Aided Electrospark Deposition |
| CN109338360A (zh) * | 2018-11-28 | 2019-02-15 | 北京科技大学 | 一种细长管件内壁电火花沉积涂层的方法 |
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2019
- 2019-02-22 CN CN201910133213.4A patent/CN109628928A/zh active Pending
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