电极速度对镍基高温合金电火花沉积质量的影响

裴加梅

选用Go作为电极材料，利用新型电火花表面沉积/堆焊仪器，对镍基高温合金进行电火花表面沉积处理。经过实验设计得到的七个工艺参数：接触压力、电极转速、基体温度、基体材料、电火花频率、输入能量、沉积道数。通过改变电极移动速度，得出电极移动速度对镍基高温合金电火花沉积后的硬度、组织结构、表面粗糙度、及缺陷的影响，其中通过硬度计测得其硬度，利用光切法分析其表面粗糙度，利用金相显微镜分析其组织结构和缺陷。探讨了如何通过选择最佳的电极移动速度去提高镍基高温合金电火花沉积层质量。

课题研究内容与方法

为了制备性能优良的镍基合金表面强化层，本文试图通过控制电火花沉积参数来提高镍基高温合金沉积层的质量。

本实验主要的工作内容如下：（1）利用线切割机、电火花沉积/堆焊机制备制件。（2）通过硬度计测量制件硬度，利用光切法测得制件的表面粗糙度。（3）通过镶嵌机制备金相试样，在金相显微镜观察试样微观组织结构，并进行相关的分析。（4）整理实验结果，根据电极移动速度对沉积层质量的影响规律得出相应的实验结论和相关的实验参数。

实验结果分析

主要研究电极移动速度对沉积层质量的影响。主要对表面粗糙度、沉积效率、硬度、缺陷四个方面的影响。实验时首先固定了电压、电容、频率、电极转速、焊枪气流量、电极压力、沉积道数共七个参数，其次逐一改变电极移动速度从而得到相关的实验数据。

电极速度对沉积效率的影响

表3-1为沉积效率随电极速度的变化情况。可以看出沉积效率随沉积速度的变化不是很显著。沉积前后质量差和电极速度是影响沉积效率的俩个决定性因素，只降低沉积速度，增加沉积时间，对沉积效率的影响并不显著。如表3-2中GH17试样数据所示，当电极移动速度v=1.866mm/s时沉积效率相对较低。

电极速度对表面粗糙度的影响

表3-2所示是电极移动速度与表面粗糙度的关系。可以看出：初期，表面粗糙度值会降低，表面质量较好，随着电极移动速度的提高，表面光滑无明显缺陷，但移动速度达到3.309mm/s时表面粗糙度值达到29.694?m不再降低，而是会随着移动速度的提高而增大，这时表面质量明显降低，表面变的粗糙，当电极移动速度达到3.645mm/s时表面粗糙度值达到46.9525?m时，继续提高移动速度，表面粗糙度值反而降低，表面质量有所改善，但不能达到初期时的表面质量。

表3-3所示为沉积层硬度随电极速度的变化趋势。可以看出，沉积层硬度约在HRB96.30～HRB101.07之间。由于电极材料较基体材料软，所以沉积层硬度要低于基体硬度。沉积速度为3.645mm/s时，沉积层硬度达到HRB100.68，之后又有轻微的下降，但总体是在HRB98.76上下波动。

结论

本章阐述了电极速度对沉积效率、表面粗糙度、基体硬度、沉积层硬度的影响。认为电极速度对沉积效率的影响并不显著，电极移动3.309mm/s时表面质量较好，基体硬度约在HRC36.93～HRC42.83之间，围绕HRC39.3上下波动沉积层硬度在HRB98.76上下波动。在充足氩气保护状态下而得到的沉积层厚度较薄，表面粗糙度较低，表面质量相对较好。