專利名稱：銷軸電火花表面強化工藝及電火花強化設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于液壓挖掘機生產(chǎn)技術領域，涉及一種銷軸表面強化處理的工藝及其使用的設備。
背景技術：
在液壓挖掘機中，有很多滑動磨擦副，由于挖掘機各滑動磨擦幅所承擔的載荷較重，且工作環(huán)境比較惡劣，因此各相對滑動磨擦幅很容易失效。但失效絕大多不是斷裂，而是接觸表面或表面層不同程度的磨損。尤其是挖掘機銷軸較易發(fā)生粘著磨損和疲勞磨損這一情況。目前，一般采取表面淬火后，進行表面鍍Cr強化。但現(xiàn)有技術的電火花表面強化工藝均采用手工操作，沒有專用設備，生產(chǎn)效率低，而且勞動強度較大，其質量也難以保障。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的之一是提供一種銷軸電火花表面強化工藝，之二是提供一種用于本發(fā)明的工藝的電火花強化設備，以提高銷軸表面的抗磨損程度，增加其硬度和使用壽命，提高生產(chǎn)效率，降低勞動強度。
本發(fā)明的電火花表面強化工藝是選用高強度合金結構鋼42GrMo作為銷軸材料，經(jīng)調質、表面高頻淬火后，進行電火花表面強化，使表面形成厚0.01-0.03mm的白色鎢鈷類硬質合金強化層，其硬度達HRC74以上。
本發(fā)明所用的電火花強化設備是由RC脈沖電路、工具電極振動器和軸向振動機構組成。
RC脈沖電路由兩個回路組成；一個是充電回路，由直流電源D、充電電阻R1和電容器C1組成，R1可用來調節(jié)充電速度，又可用來調節(jié)電弧放電電流；另一個是放電回路，由電容器C2或C3或C4分別與工具電極和銷軸之間的放電間隙組成。
工具電極振動器，自上而下依次由可調電阻R2、振動線圈L、彈性片夾頭和工具電極組成，工具電極通過夾頭設置在振動線圈L盒內底部彈性片的下面?？烧{電阻R2可用來調節(jié)電流大小，達到調節(jié)振動頻率的目的。當接通電源后，電源經(jīng)電阻R1向電容器C2或C3或C4充電，使電容器C2或C3或C4兩端電壓上升，同時振動器使工具電極和銷軸表面交替開路、短路，使電容器上貯存的能量形成火花放電或瞬時電弧。
軸向振動機構是依次在工具電極振動器上，自下而上設有彈簧、滑塊、連桿和帶有下形槽的圓盤構成，連桿的一端與滑塊聯(lián)接，另一端通過T形滑塊由螺栓與帶有T形槽的圓盤聯(lián)接，帶有T形槽的圓盤上的軸通過皮帶輪與電機連接。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點1、銷軸表面強化層硬度高，HRC74以上，耐磨性好，抗磨損能力強，對提高銷軸使用壽命非常有利，通過試驗，銷軸抗磨損壽命可提高1-2倍以上；2、可以通過選擇不同的電極材料，來滿足被處理工件的性能要求；3、設備投資少，見效快，軸向振動機構、RC脈沖電路和工具電極振動器易于制作，安裝調試簡單，輸出電壓為36v，操作安全可靠；4、強化質量好，而且穩(wěn)定。與鍍Cr強化相比，生產(chǎn)率高，成本低，耐磨性好。


附圖為本發(fā)明結構工作原理示意圖。
圖中1、彈簧 2、滑塊 3、電機 4、皮帶輪 5、帶有T形槽的圓盤6、T形滑塊 7、連桿 8、振動器 9、彈性片 10、夾頭 11、工具電極12、銷軸。
具體實施例方式根據(jù)附圖，工具電極11作陽極，通過夾頭10設置在工具電極振動器8下部的彈性片9的下方，位于作負極銷軸12的上方，工具電極11和銷軸12分別與RC脈沖電路充電回路的正負極連通；通過正負極表面交替地短路、開路進行電脈沖放電，使RC線路中電容器上貯存的能量形成電火花或瞬時電弧，產(chǎn)生瞬時局部高溫；使正極工具電極材料和負極銷軸表面局部熔化或氣化，互相濺射、粘結、擴散和覆蓋；使正極工具電極材料遷移覆蓋在負極表面上，形成一層厚度為0.01-0.03mm的硬度較高、耐磨性好、結合緊密的白色合金強化層。從而改變了銷軸表層的綜合性機械性能，提高了銷軸抗磨損能力，使用壽命大大提高。
下面詳細表述強化工藝參數(shù)的選擇電火花表面強化工藝參數(shù)的選擇一般以保證表面粗糙度和強化均勻為原則。在強化前對銷軸表面用汽油或丙酮清洗，去除油污。強化時工具電極接正級，銷軸接負極，工具電極與銷軸表面保持3-4N的壓力。
1、工具電極的選擇工具電極選擇材料不同，其電火花強化層的組成成分就不一樣，其硬化的程度和耐磨性也不一樣，滑動摩擦副的運動并非是連續(xù)的平穩(wěn)滑動，而是斷續(xù)的躍動。因此，要求表面既耐磨又抗沖擊，可選用YG8，硬度可達HRA89(HRC74)以上，耐磨性高，抗振動性能較好；也可選用643M硬質合金，硬度高達HRA150，相當于HRC120以上，具有很高的耐磨性、抗氧化性能和抗粘著性能。硬質合金的幾何形狀可選圓柱體，直徑1-3mm，高20-30mm。
2、強化檔位選擇在電火花表面強化電路中，貯能電容器C2、C3、C4選用了油浸紙介質電容，容量分別為1uf、4uf和16uf、220V，使強化分為精K1、中K2和粗K3三個強化檔位。一般先選用粗檔位獲得較厚的強化層，再選用中或精檔位提高強化層的均勻性，同時降低表面粗糙度。當選用16uf粗檔位K3時，強化層約0.02-0.03mm，表面粗糙度可達Ra3.2um；當選用1uf精檔位K1時，強化層約0.005-0.01mm，表面粗糙度可達Ra為1.6-0.8um。一般強化不超過3次，以強化至由強烈飛濺黃紅色火花逐漸減少到微弱的藍色火花，表面呈均勻細致的白色亮層為最好。
3、運動軌跡選擇由于銷軸作低速旋轉，軸向振動機構作軸向振動的同時，在溜板的帶動下作軸向進給運動，在銷軸上形成螺旋運動的正弦曲線，經(jīng)調試運動軌跡形成細密網(wǎng)紋，強化效果較好。本發(fā)明的軸向振動機構的振動頻率為350-1400Hz，振幅2mm，強化速度為60-180mm/min。
權利要求
1.一種銷軸電火花表面強化工藝，其特征是選用高強度合金結構鋼42CrMo作為銷軸材料，經(jīng)調質和表面高頻淬火后，進行電火花表面強化，使表面形成厚0.01-0.03mm的白色鎢鈷類硬質合金強化層。
2.一種銷軸電火花表面強化工藝中所使用的電火花強化設備，其特征是它由RC脈沖電路、工具電極振動器和軸向振動機構組成。
3.根據(jù)權利要求2所述的電火花強化設備，其特征是所說RC脈沖電路是由兩個回路組成，一個是由直流電源D、充電電阻R1和電容器C1組成的充電回路；一個是由電容器C2或C3或C4分別與工具電極(11)和銷軸(12)之間的放電間隙組成的放電回路。
4.根據(jù)權利要求2所述的電火花強化設備，其特征是所說工具電極振動器自上而下依次由可調電阻R2、振動線圈L、彈性片(9)、夾頭(10)和工具電極(11)組成，工具電極(11)通過夾頭(10)設置在振動線圈L盒內底部的彈性片(9)的下面。
5.根據(jù)權利要求2所述的電火花強化設備，其特征是所說軸向振動機構，是依次在工具電極振動器上自下而上設有彈簧(1)、滑塊(2)、連桿(7)和帶有T形槽的圓盤(5)構成，連桿(7)的一端與滑塊(2)聯(lián)接，另一端通過T形滑塊(6)由螺栓與帶有T形槽的圓盤(5)聯(lián)接，帶有T形的圓盤(5)上的軸通過皮帶輪(4)與電機(3)連接。
6.根據(jù)權利要求2、3、4或5所述的電火花強化設備，其特征是所說工具電極(11)選用YG8或643M硬質合金材料，幾何形狀為直徑1-3mm，高20-30mm的圓柱體。
7.根據(jù)權利要求2或5所述的電火花強化設備，其特征是所說軸向振動機構的振蕩頻率為350-1400Hz，振幅2mm，強化速度為60-180mm/min。
全文摘要
銷軸電火花表面強化工藝及電火花強化設備，屬于液壓挖掘機生產(chǎn)技術領域，涉及銷軸表面強化的處理工藝及設備。其工藝特征是選用高強度合金結構鋼42CrMo作為銷軸材料，經(jīng)調質和表面高頻淬火后，進行電火花表面強化，使表面形成厚0.01－0.03mm的白色鎢鈷類硬質合金強化層；電火花強化設備由RC脈沖電路、工具電極振動器和軸向振動機構組成。本發(fā)明設備易于制作，操作安全，銷軸表面強化層硬度高，達HRC74以上，耐磨性能好，抗磨損壽命可提高1－2倍以上。
文檔編號C21D1/09GK1580294SQ0313900
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月14日 優(yōu)先權日2003年8月14日
發(fā)明者劉士生, 姜英杰, 陳尚平 申請人:姜英杰