混粉电火花沉积系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种混粉电火花沉积系统及方法，该系统包括用来通过电火花沉积在基体上形成沉积层的电极、以及至少一个形成于电极内的或是至少部分围绕电极的用于将包括导电材料的粉末导入到电极和基体之间的放电间隙的粉末输送通道。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种表面增强及修复技术，具体涉及一种电火花沉积方法及系统。
技术介绍
电火花沉积是一种脉冲微弧冷焊处理过程。该过程是用高峰值电流短脉冲将可消耗电极的材料沉积到金属基体上，其所用的脉冲脉宽为几毫秒，脉冲频率在0. I至4千赫的范围，使得金属基体散热率可达到99%，因此，电火花沉积技术以其极小热量输入的优势区别于其他弧焊处理过程。由于没有焊接热影响区的问题，电火花沉积在工件镀膜或修复的应用中具有很大的优势。如图I所示，在一种典型的现有电火花沉积过程中，以目标沉积镀层材料制成的电极12为可消耗的阳极，待沉积基体14为阴极，在电极12和基体14之间放电产生电火花，使部分电极材料在电极12接触基体14的瞬间熔化，沉积在基体表面形成沉积镀层16。由于电极12和基体14之间的放电间隙特别小，基本上是接触的，从而限制了获得较厚而且均匀的镀层。而且现有电火花沉积设备多为人工操作。因此，现有电火花沉积过程面临着低沉积率、难以控制和难以形成厚度均匀的镀层等问题。近期发表于Materialsand Manufacturing Processes, 25 :932-938, 2010 的题为“Electrospark Deposition by using Powder Materials” 的文章描述了一种在电极和基体之间的放电间隙中引入导电粉末的电火花沉积技术。粉末从放电间隙的一侧输入，其中被捕获的粉末将被离子化并转移到基体表面形成镀层，但由于从一侧输入的粉末很难进入到极小的放电间隙中，其粉末捕获率很低，且该电火花沉积过程中需要使用了粉末输送喷嘴，随着电极的消耗，需要随时调整喷嘴前端与电极之间的距离，这也进一步增加了操作难度，使得自动处理过程更加难以实现。因此，有必要开发一种改进的新的电火花沉积系统及方法。
技术实现思路
本专利技术的实施例一方面提供了一种混粉电火花沉积系统，该系统包括用来通过电火花沉积在基体上形成沉积镀层的电极、以及至少一个形成于电极内的或是至少部分围绕电极的用于将包括导电材料的粉末导入到电极和基体之间的放电间隙的粉末输送通道。本专利技术的实施例另一方面提供了一种电极，该电极包括用来以电火花沉积在基体上形成沉积镀层的电极杆、以及形成于所述电极杆内的用来将包括导电材料的粉末导入到电极和基体之间的放电间隙的粉末输送通道。本专利技术的实施例另一方面还提供了一种混粉电火花沉积方法，该方法包括用电极通过电火花沉积将一定材料沉积于基体上形成沉积镀层，同时通过一形成于电极内的或是至少部分围绕电极的粉末输送通道将包括导电材料的粉末注入到电极和基体之间的放电间隙。附图说明通过结合附图对于本专利技术的实施例进行描述，可以更好地理解本专利技术，在附图中 图I是一种传统电火花沉积系统不例的不意图；图2是本专利技术的一个实施例的混粉电火花沉积系统的示意图；图3是本专利技术的另一实施例的混粉电火花沉积系统的示意图；图4是本专利技术的又一实施例的混粉电火花沉积系统的示意图；图5是本专利技术的又一实施例的混粉电火花沉积系统的示意图；图6显示了本专利技术的一个实施例的控制系统的闭环控制示例的示意图；图7是本专利技术一个实施例的控制装置的示意图；图8显示了本专利技术一个实施例的同轴送粉的沉积系统和一侧送粉的沉积系统的放电率统计的比较图；图9是本专利技术一个实施例的电极的横截面示意图；图10是本专利技术一个实施例的混粉电火花沉积系统的示意图；图11是图10所示系统沿剖面线A-A所截取的截面图；及图12是图11所示系统沿剖面线B-B所截取的截面图。具体实施例方式以下将对本专利技术的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下内容中将不对习知的结构或功能进行详细的描述。本专利技术的一方面提供了一种混粉电火花沉积系统。所述系统包括用来通过电火花沉积法在基体上形成沉积镀层的电极。所述系统还包括形成于所述电极内或是至少部分围绕所述电极的用来将包括导电材料的粉末导入到电极和基体之间的放电间隙的粉末输送通道。以下将结合附图2-5举例对所述混粉电火花沉积系统的具体实施方式进行描述。如图2所示的实施例中，一种粉末混合电火花沉系统220包括用来通过电火花沉积在一定基体上形成沉积镀层的电极222。该系统220还包括形成于电极222内的用来将包括导电材料的粉末228导入到电极222和基体224之间的放电间隙的粉末输送通道226。在所述粉末混合电火花沉系统220中,粉末228是以一个与电极222基本同轴的方向输送到所述放电间隙的，因而能获得高粉末捕获率。所述电极222内的粉末输送通道226可以包括任何类型的具有合适结构的通道，例如孔、槽道以及环形槽等。在一实施例中，所述粉末输送通道226包括一个设置于电极内且贯通电极纵向两端的通孔。所述粉末输送通道226无需在电极222的整个纵长方向保持形状和尺寸的一致，其在电极222的纵向不同位置可能具有不同的横截面。例如，一种粉末输送通道可包括位于电极纵向某一段中的孔、以及位于电极纵向另一段中的多个槽道，其中所述多个槽道与所述孔相通。所述电极或(和)粉末可包括适合用来沉积形成特定沉积层的材料。可能用于制作所述电极的材料包括但不限于铜、不锈钢、镍基合金、钨和石墨等。可能用作所述粉末的材料包括但不限于不锈钢、镍基合金、镍包氧化铝等。根据需要，可通过选择不同的电极和粉末以及控制粉末进料速度来形成梯度镀层或复合镀层。如图3所示的实施例中，一种混粉电火花沉积系统240包括用来通过电火花沉积在基体上形成沉积镀层的电极242。该系统240还包括至少部分围绕所述电极242的用来将包括导电材料的粉末248导入到电极242和基体244之间的放电间隙的粉末输送通道246。在一个具体实施方式中，所述粉末是从围绕所述电极前端的一圈的位置从不同方向均匀输送到所述放电间隙，因而能获得高粉末捕获率。所述粉末输送通道246可包括各种不同形式的通道，其中部分所述通道包括围绕所述电极242的一个通道或一系列通道，例如环形槽、一个或多个开口等。例如，在一个实施例中，所述混粉电火花沉积系统240包括一个围绕所述电极242的环状物250，所述粉末输送通道246可以是由所述环状物250的内表面和所述电极242的外表面之间界定的一个环形槽。在一个更具体的相关实施例中，所述环状物250 —端有径向朝内的倒角252，用来引导所述粉末248径向朝内地流向所述电极242和基体244之间的放电间隙的中心。在一些实施例中，如前所述混粉电火花沉积系统可能包括两个或两个以上的形成于电极内或(和)在电极周围的粉末输送通道。例如，如图4所示的混粉电火花沉积系统260包括电极262以及设于电极262内的第一粉末输送通道266和至少部分围绕电极262的第二粉末输送通道268。所述第一、第二粉末输送通道266和268用来将包括导电材料的粉末270导入到电极262和基体264之间的放电间隙,其中所述第一粉末输送通道266可包括至少一个以任何形式形成于电极262内的通道，所述第二粉末输送通道268可包括至少一个至少部分围绕电极262的通道。在一些实施例中，一种混粉电火花沉积系统可能包括两种或两种以上粉末输送通道的组合。比如，在一实施例中，一种混粉电火花沉积系统包括形成于电极内且轴向延伸贯穿电极纵向两端的一个中心通孔和一个环形槽。在另一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，武颖娜，蔡国双，陈晓宾，李延民，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：