2Cr3WMoV电火花加工表面质量的研究

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在电火花加工过程中，零件表面在热力、电动力、磁力、流体动力等综合作用下，表面微观几何特征和表面层物理性能均发生了变化 ，这些变化反映为表面粗糙度、表面变质层和表面残余应力等 。而产品的性能，尤其是它的可靠性和耐久性，在很大程度上撒于零件表面层的质量日。因此，研究电火花加工后工件表面质量的变化，充分认识加工过程中零件表面层的形成机理和表面层的性质，研究放电参数对表面质量的影响，能最大程度地减小或消除不利影响，使加工的零件满足设计和使用要求。

采用实验研究的方法探讨了电火花加工 2Cr3WMoV后的表面质量，主要包括表面粗糙度、表面变质层和表面残余应力三个方面。

2电参数对表面粗糙度的影响规律研究2.1正交实验设计为了研究电参数对试件表面粗糙度的影响规律，采用正交法进行实验，实验次数少，结论的可靠性好 。以脉冲峰值电流、脉冲宽度、脉冲间隔为三个因素，每个因素取三个水平，用正交表(33)来安排实验，以表面粗糙度Ra( m)为实验指标。正交实验的因素和水平，如表1所示。

表 1正交实验因素水平Tab.1 Factors and Levels of Orthogonal Experiment按照正交表对材料 2Cr3WMoV的试件进行 9次实验。实验设备为电火花精密成形机床(AQSSL)，采用的电极为圆柱形紫铜电极，直径10mm，加工深度L5mm，负极性加工，工作液为煤油，空载电压 90V。实验结果，如表 2所示。

表 2正交实验数据表Tab.2 Orthogonal Experiment Data Table脉冲宽度( gtru7N( 峰值电流(A)表面粗糙 (来稿日期：2012-08-14作者简介：裴顺杰，(1987-)，男，河南人，硕士研究生，主要研究方向：电火花加工技术研究；张云鹏，(1976-)，男，陕西西安人，博士，讲师，主要研究方向：特种加工理论与技术研究14 机械 设 计 与制 造No.6June.201 3新分布。单个脉冲能量越大，在试件表层产生的微裂纹就越多，应力释放的就越多，剩余的残余应力就越校为了研究残余应力随着深度的变化规律.采用X-350型x射线残余应力分析仪和DJP-2型电解抛光仪逐层去除的方法，对序号 1、3、6三个试件进行了剥层测试，实验数据，如表6所示。

表 6残余应力剥层测试数据表Tab.6 Residual Stress Delamination Test Data Table数据序号 实验数据。

。 s s 40 52残余/JT/MPa 534.8 171.9 147.7 129.2 I16.4 109.9 125.7， 凝 o 2 6 ，21 2残余f /MPa 333.6 349.0 334.5 323.4 300.9 266.4 243.5。 · z - ， z4 29 38 50塑全窒垄 兰!：兰 ! ： ： ： 三：：!垄 ： ：：! 兰：：! !： ：根据测得的实验结果，绘制残余应力随着深度变化的规律曲线 .如图 5所示6oO500- 重 oo300200looOO 10 20 30 40 50 60距表面的深度( m)图5残余应力随深度变化曲线Fig.5 Cune Diagam of Residual Stress Changing Along with Depth由图5可以看出，参数 1(3A，50s)的残余应力从表面向内部逐渐减小，尤其是在距表面(0～2) m的范围内变化迅速；参数3(18A，150s)和参数 6(42A，200s)的残余应力从试件表面向内部逐渐增大，达到-定值后又逐渐减校这主要是因为残余应力导致了微裂纹的产生，而微裂纹的产生又造成了应力的释放，采用的电参数不同，微裂纹的数量、大邪延伸情况都不相同，残余应力释放的情况就也不相同。参数1的单个脉冲能量较小，产生的残余应力在试件表面产生微裂纹较少，应力释放的就较少，因此试件表面的残余应力较大，向内部逐渐减校而参数 3、参数6的单个脉冲能量较大，在试件表面产生的微裂纹就较多、较大，微裂纹的产生造成了应力的释放，从而使试件表面的残余应力减校而显微裂纹-般只出现在重熔层内，因此，参数3、参数6的最大残余应力值不是出现在试件表面，而是距表面某-深度处。

5结论(1)电火花加工 2Cr3WMoV的表面粗糙度主要撒于电参数，即峰值电流、脉冲宽度和脉冲间隔，它们对表面粗糙度影响程度的大小为脉冲宽度>峰值电流>脉冲间隔，表面粗糙度值随着峰值电流、脉冲宽度的增大而增大，在稳定加工的前提下，用小脉宽及小电流可以获得良好的表面粗糙度。

(2)单个脉冲能量越大，即脉冲宽度愈宽、峰值电流愈大，表面变质层的厚度就越大。单个脉冲能量-定时，脉冲宽度愈窄，重熔层愈保重熔层对产品的疲劳强度有影响，要严格限制重熔层厚度，尽量避免使用较大的电参数加工，对表面层质量要求较高的工件，可采用喷砂或抛光等方法来提高零件的表面质量。

(3)电加工后的表面存在残余拉应力，其数值和分布深度都与脉冲能量的大小密切相关。

(4)电加工后，试件的表面存在显微裂纹，表面层内的残余拉应力是微裂纹产生的根源，它的分布及扩展趋势也是微裂纹的分布及扩展趋势。采用的电参数越大，显微裂纹越多越深，采用较小的电参数时，显微裂纹在数量和深度上都有所改善。