CN114871516B - 一种基于电火花放电的植砂方法和装置 - Google Patents

一种基于电火花放电的植砂方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114871516B
CN114871516B CN202210682282.2A CN202210682282A CN114871516B CN 114871516 B CN114871516 B CN 114871516B CN 202210682282 A CN202210682282 A CN 202210682282A CN 114871516 B CN114871516 B CN 114871516B
Authority
CN
China
Prior art keywords
matrix
metal
sand planting
particles
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210682282.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114871516A (zh
Inventor
张伟
刘麟
李芃
李京
席仁强
王志坚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changzhou University
Original Assignee
Changzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changzhou University filed Critical Changzhou University
Priority to CN202210682282.2A priority Critical patent/CN114871516B/zh
Publication of CN114871516A publication Critical patent/CN114871516A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114871516B publication Critical patent/CN114871516B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H1/00—Electrical discharge machining, i.e. removing metal with a series of rapidly recurring electrical discharges between an electrode and a workpiece in the presence of a fluid dielectric
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H9/00—Machining specially adapted for treating particular metal objects or for obtaining special effects or results on metal objects
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/22—Improving land use; Improving water use or availability; Controlling erosion

Abstract

一种基于电火花放电的植砂方法和装置，步骤如下：将金属丝制作成圆柱体作为电极并由电机带动其旋转；将绝缘硬质颗粒和金属颗粒均匀混合并放入供料容器中，在重力的作用下，混合物将落在基体表面，同时在旋转电极的作用下，混合物将均匀平铺在基体表面；基体和由金属丝制作成圆柱形电极分别接脉冲电源的两极；在驱动系统的作用下使两者逐渐靠近，并产生放电，放电产生的高温将使金属颗粒熔化，经冷却凝固后，将使硬质颗粒牢固粘结在基体表面，同时通过工作台带动基体运动，最终实现整个基体表面的植砂过程。本发明能实现对基体的植砂，其利用脉冲放电产生的高温使金属熔化，然后凝固，结合力强；适用性广，能完成各种绝缘硬质颗粒的植砂。

Description

一种基于电火花放电的植砂方法和装置
技术领域
本发明涉及植砂方法技术领域，具体涉及一种基于电火花放电的植砂方法和装置。
背景技术
将硬质颗粒涂覆在金属基体表面形成的各种研磨、抛光和切割工具被广泛运用在当前生产生活的各个领域，如金刚石砂轮、锯片和研磨头等，当前其制作方法主要有粘结法、电镀法和钎焊法，这三种制作方法制作的各种工具，其硬质颗粒与基体材料的结合力在一些场合不能满足要求。
由此，本发明提供的一种基于电火花放电的植砂方法和装置，利用电火花产生的高温将金属颗粒熔化，经凝固后，可将硬质颗粒牢牢粘结在基体表面，形成冶金级的结合，大幅度提高了其结合力，且可根据具体的需求，选择不同的金属颗粒，满足不同的具体需求。
发明内容
解决的技术问题：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于电火花放电的植砂方法和装置，可将硬质颗粒牢固粘结在基体表面。
技术方案：一种基于电火花放电的植砂装置，包括圆柱体电极、基体、工作台、脉冲电源、保护腔、金属颗粒、硬质颗粒、供料容器和电机，所述基体设于工作台上表面，工作台用于控制基体的移动，所述圆柱体电极为金属丝捆扎成的丝轮，所述电机与圆柱体电极的中心连接，用于带动圆柱体电极的旋转，圆柱体电极设于基体的上方并与基体留有空隙，所述保护腔套设于圆柱体电极、基体、工作台的外部，保护腔内充满惰性气体，所述脉冲电源的正极与圆柱体电极连接，负极与基体连接，所述金属颗粒和硬质颗粒混合填充于供料容器内部，供料容器的出料口设于圆柱体电极与基体之间的空隙的侧部且位于基体移动方向的下游，用于给料。
作为优选，所述金属丝的直径为0.1-0.2mm。
基于上述装置一种基于电火花放电的植砂方法，步骤如下：
步骤一.将金属丝制作成圆柱形丝轮作为圆柱体电极，并由电机带动其旋转；
步骤二. 将绝缘硬质颗粒和金属颗粒均匀混合并放入供料容器中，在重力的作用下，混合物将落在基体表面，同时在旋转圆柱体电极的作用下，混合物将均匀平铺在基体表面；
步骤三.将圆柱体电极和基体分别连接脉冲电源的正负极；
步骤四.操作工作台，使圆柱体电极和基体逐渐靠近并产生放电，放电产生的高温使金属颗粒熔化，经冷却凝固后，使硬质颗粒牢固粘结在基体表面，同时通过工作台带动基体运动，最终实现整个基体表面的植砂过程，在植砂过程中，为了保护金属颗粒不被氧化，整个加工过程在保护腔内进行，并利用惰性气体进行保护。
作为优选，所述步骤二中绝缘硬质颗粒的平均直径为100-500 μm，金属颗粒为金属单质颗粒和/或合金金属颗粒，金属颗粒的平均直径为5-50 μm。
作为优选，所述绝缘硬质颗粒的平均直径和金属颗粒的平均直径比大于等于10:1。
作为优选，所述绝缘硬质颗粒和金属颗粒的体积比为(1~5)：1。
作为优选，所述脉冲电源为高低压复合电源，高压为1000~2000 V，电流为0.5~1A，低压为30~50 V，脉冲宽度在100~1000 μs，占空比在10~50%，峰值电流在10~200 A。
有益效果：（1）本发明提供的一种基于电火花放电的植砂方法和装置，利用混合颗粒的重力和金属丝制作而成的圆柱体的旋转作用，实现了铺粉过程，同时利用了放电产生的高温能量熔化金属颗粒，使硬质颗粒牢固粘结在基体表面，提高了其结合力；
（2）本发明提供的一种基于电火花放电的植砂方法和装置，适用性广，可实现所有硬质颗粒在金属基体表面的粘结，同时通过改变金属颗粒的种类，可满足不同运用场合对结合力的需求。
附图说明
图1 为本发明基于电火花放电的植砂装置结构示意图；
图2 电压波形示意图。
图中各数字标号代表如下：1.圆柱体电极；2.基体；3.工作台；4.脉冲电源；5.保护腔；6.金属颗粒；7.硬质颗粒；8.供料容器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
一种基于电火花放电的植砂装置，参见图1，包括圆柱体电极1、基体2、工作台3、脉冲电源4、保护腔5、金属颗粒6、硬质颗粒7、供料容器8和电机，所述基体2设于工作台3上表面，工作台3用于控制基体2的移动，所述圆柱体电极1为金属丝捆扎成的丝轮，所述电机与圆柱体电极1的中心连接，用于带动圆柱体电极1的旋转，圆柱体电极1设于基体2的上方并与基体2留有空隙，所述保护腔5套设于圆柱体电极1、基体2、工作台3的外部，保护腔5内充满惰性气体，所述脉冲电源4的正极与圆柱体电极1连接，负极与基体2连接，所述金属颗粒6和硬质颗粒7混合填充于供料容器8内部，供料容器8的出料口设于圆柱体电极1与基体2之间的空隙的侧部且位于基体2移动方向的下游，用于给料。
基于上述装置一种基于电火花放电的植砂方法，步骤如下：
步骤一.将金属丝制作成圆柱形丝轮作为圆柱体电极1，并由电机带动其旋转；
步骤二. 将绝缘硬质颗粒7和金属颗粒6均匀混合并放入供料容器8中，在重力的作用下，混合物将落在基体2表面，同时在旋转圆柱体电极1的作用下，混合物将均匀平铺在基体2表面；
步骤三.将圆柱体电极1和基体2分别连接脉冲电源4的正负极；
步骤四.操作工作台3，使圆柱体电极1和基体2逐渐靠近并产生放电，放电产生的高温使金属颗粒6熔化，经冷却凝固后，使硬质颗粒7牢固粘结在基体2表面，同时通过工作台3带动基体2运动，最终实现整个基体2表面的植砂过程，在植砂过程中，为了保护金属颗粒不被氧化，整个加工过程在保护腔5内进行，并利用惰性气体进行保护。
实施例2
同实施例1，区别在于，所述金属丝的直径为0.1-0.2 mm。
所述步骤二中绝缘硬质颗粒7的平均直径为100-500μm，金属颗粒6为金属单质颗粒和/或合金金属颗粒，金属颗粒6的平均直径为5-50μm。
所述绝缘硬质颗粒7的平均直径和金属颗粒6的平均直径比大于等于10:1。
所述绝缘硬质颗粒7和金属颗粒6的体积比为(1~5)：1。
所述脉冲电源4为高低压复合电源，高压为1000~2000 V，电流为0.5~1 A，低压为30~50 V，脉冲宽度在100~1000 μs，占空比在10~50%，峰值电流在10~200 A。
实施例3
同实施例2，区别在于，所述基体2为不锈钢材料，尺寸为100 mm×50 mm×5 mm，金属丝为钴，直径为0.1 mm，将其制作成为直径100 mm、厚度为50 mm的圆柱体电极，同时通过电机带动其进行旋转，转速为100 rpm；硬质颗粒7为金刚石，直径200 μm，金属颗粒6为钴，直径10 μm。参见图2，脉冲电源4的高压1000V，电流0.5A，低压为50V，峰值电流为50A，脉冲宽度100μs，占空比10%。加工开始后，将硬质颗粒7和金属颗粒6的混合物（体积比为3:1）进行混合，并放入供料容器8中，金属丝制作成的圆柱体电极1接脉冲电源4的正极，基体2接负极，并使电极逐步靠近基体2直到产生放电，然后通过工作台3使基体2运动，运动速度为0.1mm/s，直到加工完成。经结合力测试，硬质颗粒7与基体2的界面结合强度为149MPa。
对比例1
对比实施例3，在其他条件不变的情况下，仅将金属丝制作的圆柱电极改为金属实体圆柱电极时，由于圆柱电极旋转时与待植砂区域的基体呈楔形结构，对颗粒混合物有一定的挤压作用，放电过程中容易产生经常性的短路现象，严重影响植砂效率，且容易产生基体和电极表面烧伤现象。
对比例2
对比实施例3，在其他条件不变的情况下，而采用的金属丝直径为1 mm时，在金属丝制作的圆柱电极旋转时，由于金属直径为1 mm时，其具有一定的刚度，在铺粉阶段将在粉层表面留下明显的痕迹，造成表面不够平整，且随着加工的进行，由于电极会出现不均匀损耗，将加剧这一现象。
对比例3
对比实施例3，在其他条件不变的情况下，如不采用高低压复合电源，而使用的是传统电火花加工时常用的电压100—300V时，由于金属颗粒与基体、金属颗粒间的接触并不稳固，从而造成无法放电，因此无法实现植砂过程。
实施例4
同实施例2，区别在于，所述基体2为不锈钢材料，尺寸为100 mm×50 mm×5 mm，金属丝为镍，直径为0.15 mm，将其制作成为直径50 mm、厚度为50 mm的圆柱体电极，同时通过电机带动其进行旋转，转速为200 rpm；硬质颗粒7为立方碳化硼，直径400μm，金属颗粒为镍基耐磨合金粉末ni60，直径20 μm。参见图2，脉冲电源4的高压1500V，电流0.5A，低压为50V，峰值电流为80A，脉冲宽度200μs，占空比10%。加工开始后，将硬质颗粒7和金属颗粒6的混合物（体积比为2:1）进行混合，并放入供料容器8中，金属丝制作成的圆柱体电极1接脉冲电源4的正极，基体2接负极，并使电极逐步靠近基体2直到产生放电，然后通过工作台3使基体2运动，运动速度为0.15mm/s，直到加工完成。经结合力测试，硬质颗粒与基体的界面结合强度为162 MPa。

Claims (5)

1.一种基于电火花放电的植砂装置，其特征在于，包括圆柱体电极（1）、基体（2）、工作台（3）、脉冲电源（4）、保护腔（5）、金属颗粒（6）、绝缘硬质颗粒（7）、供料容器（8）和电机，所述基体（2）设于工作台（3）上表面，工作台（3）用于控制基体（2）的移动，所述圆柱体电极（1）为金属丝捆扎成的丝轮，所述金属丝的直径为0.1-0.2mm，所述电机与圆柱体电极（1）的中心连接，用于带动圆柱体电极（1）的旋转，圆柱体电极（1）设于基体（2）的上方并与基体（2）留有空隙，所述保护腔（5）套设于圆柱体电极（1）、基体（2）、工作台（3）的外部，保护腔（5）内充满惰性气体，所述脉冲电源（4）的正极与圆柱体电极（1）连接，负极与基体（2）连接，所述金属颗粒（6）和绝缘硬质颗粒（7）混合填充于供料容器（8）内部，供料容器（8）的出料口设于圆柱体电极（1）与基体（2）之间的空隙的侧部且位于基体（2）移动方向的下游，用于给料，所述绝缘硬质颗粒（7）的平均直径和金属颗粒（6）的平均直径比大于等于10:1。
2.一种基于权利要求1所述植砂装置的植砂方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一.将金属丝制作成圆柱形丝轮作为圆柱体电极（1），并由电机带动其旋转；
步骤二. 将绝缘硬质颗粒（7）和金属颗粒（6）均匀混合并放入供料容器（8）中，在重力的作用下，混合物将落在基体（2）表面，同时在旋转圆柱体电极（1）的作用下，混合物将均匀平铺在基体（2）表面；
步骤三.将圆柱体电极（1）和基体（2）分别连接脉冲电源（4）的正负极；
步骤四.操作工作台（3），使圆柱体电极（1）和基体（2）逐渐靠近并产生放电，放电产生的高温使金属颗粒（6）熔化，经冷却凝固后，使硬质颗粒（7）牢固粘结在基体（2）表面，同时通过工作台（3）带动基体运动，最终实现整个基体表面的植砂过程，在植砂过程中，为了保护金属颗粒不被氧化，整个加工过程在保护腔（5）内进行，并利用惰性气体进行保护。
3.根据权利要求2所述的植砂方法，其特征在于，所述步骤二中绝缘硬质颗粒（7）的平均直径为100-500μm，金属颗粒（6）为金属单质颗粒和/或合金金属颗粒，金属颗粒（6）的平均直径为5-50μm。
4.根据权利要求2所述的植砂方法，其特征在于，所述绝缘硬质颗粒（7）和金属颗粒（6）的体积比为(1~5)：1。
5.根据权利要求2所述的植砂方法，其特征在于，所述脉冲电源（4）为高低压复合电源，高压为1000~2000 V，电流为0.5~1 A，低压为30~50 V，脉冲宽度在100~1000 μs，占空比在10~50%，峰值电流在10~200 A。
CN202210682282.2A 2022-06-15 2022-06-15 一种基于电火花放电的植砂方法和装置 Active CN114871516B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210682282.2A CN114871516B (zh) 2022-06-15 2022-06-15 一种基于电火花放电的植砂方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210682282.2A CN114871516B (zh) 2022-06-15 2022-06-15 一种基于电火花放电的植砂方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114871516A CN114871516A (zh) 2022-08-09
CN114871516B true CN114871516B (zh) 2023-08-01

Family

ID=82680660

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210682282.2A Active CN114871516B (zh) 2022-06-15 2022-06-15 一种基于电火花放电的植砂方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114871516B (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB965767A (en) * 1960-11-17 1964-08-06 Hoyt Harrison Todd Method of fusing materials to metal surfaces
GB1308604A (en) * 1970-01-01 1973-02-21 Ballotini Europ Deutschland Gm Metal coated particles and the production thereof
DE3000884A1 (de) * 1980-01-11 1981-07-16 Inoue-Japax Research Inc., Yokohama, Kanagawa Verfahren und vorrichtung zur oberflaechenbehandlung elektrisch leitender werkstuecke mittels funkentladung
JPH10146943A (ja) * 1996-11-18 1998-06-02 Hiroki Saito 表面凹凸基材に対する高意匠な加飾方式
RU12540U1 (ru) * 1999-07-02 2000-01-20 Открытое акционерное общество "ГАЗ" Устройство для электроискрового легирования металлических поверхностей
US9573343B2 (en) * 2014-03-31 2017-02-21 Ceraloc Innovation Ab Composite boards and panels
CN106270873B (zh) * 2016-08-31 2019-10-29 郑州机械研究所有限公司 一种硬质合金的钎焊方法
DE102019119375B3 (de) * 2019-07-17 2020-10-01 Technische Universität Bergakademie Freiberg Kompositplatte und Verfahren zum Herstellen einer Kompositplatte

Also Published As

Publication number Publication date
CN114871516A (zh) 2022-08-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1155121C (zh) 热电半导体及其制造工艺
WO1986000037A1 (en) Cutting and grinding method using conductive grinding wheel
CN108582502B (zh) 金刚石锯片及其制备方法
CN112008619B (zh) 一种具有多孔隙结构的有序化金刚石钎焊砂轮制备方法
CN202356749U (zh) 一种柔性电磁极复合工具
CN1907649A (zh) 可控成分结构具有三维排列磨粒的研磨和切割工具的制造方法
CN114871516B (zh) 一种基于电火花放电的植砂方法和装置
CN108177030A (zh) 一种粗金刚石砂轮的镜面磨削方法
CN102430823A (zh) 一种柔性电磁极复合工具
US20100126877A1 (en) Electrochemical grinding electrode, and apparatus and method using the same
CN111267012A (zh) 一种钎焊超硬磨料锯片半自动布料装置及其工作方法
CN102225596B (zh) 一种太阳能硅片线切割钢线
CN101942628B (zh) 一种制砖机铰刀叶片表面防磨处理方法
CN114855165B (zh) 一种基于电火花放电的涂层制备装置和方法
CN111058039A (zh) 一种基于火花放电的陶瓷颗粒种植工艺
CN109158718B (zh) 电极头的制备方法、工具电极以及工具电极的制备方法
CN112296481B (zh) 一种颗粒混合粉芯焊丝脉冲电弧颗粒种植方法
CN106695030A (zh) 基于复合断弧机制的电弧放电制造金属微细颗粒的加工方法
JP3648442B2 (ja) 研削砥石の製造方法、研削砥石の製造装置、及び研削砥石
CN115383112B (zh) 电爆合金化制备高熵合金涂层的装置以及方法
CN111070424A (zh) 复合金刚石刀头及其制备方法和金刚石锯片及其制备方法
US5030818A (en) Composite wire electrode
US20230294189A1 (en) Electrochemical Discharge-Enabled Micro-grinding process for Micro-Components of Silicon-based Materials
Ying et al. Experimental investigation of fabricating diamond abrasive layers by EDM
CN108908742A (zh) 2+1组合高效金刚石开槽锯片

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant