电脉冲加工在金属表面加工中对切削性能、表面质量等方面的影响

 金属表面加工     |      2018-05-15 14:43

电脉冲(Electropulsing),是由电容或者是间歇源产生的非稳态电流场,我们通常用的交流电就可以看成是一种脉冲电流,而其中的一个周期过程就可以看成一个电脉冲。
现代的电脉冲技术发展到现在越来越向高频,高能量峰的趋势发展。在金属表面加工,材料检测,生物,医学,核能,军事等领域都有广泛的应用。主要的作用原理有:高能焦耳热效应,热压效应,高频磁感效应,电致塑形等等。
研究结果表明电脉冲对切削过程有明显的改善作用,分为以下三个方面:
(1)急剧地减小了主切削力、被加工样品表面硬度和表面粗糙度;
(2)提高了加工效率,延长了刀具使用寿命;
(3)减小了切削过程中由加工硬化造成的流变硬化层的厚度。随着电流密度的增加,切屑明显增长,切屑形貌和显微组织也不断改善。
电脉冲不仅可以提高塑性变形能力,还能增加样品与刀具之间的润滑性能。

通过观察实验高能电脉冲与超声耦合处理调质45钢对其表面性能和显微组织演变的影响,与超声表面处理相比,声电耦合表面处理可以得到更细小的显微结构。实验结果表明表面强化层的厚度为700μm,增加了40%。表面纳米层的晶粒尺寸减小到30~50nm。调质45钢的表面粗糙度减至0.25μm,表面硬度大幅提高到460HV。室温下显微结构和表面硬度的提升,主要是由于在电脉冲作用下表面强化层内的原子加速扩散,提高了表层塑性变形的能力。正是由于电脉冲辅助超声强化表面作用,表面纳米化进程才能得以更快更显著。