電火花表面強(qiáng)化技術(shù)是直接利用電能的高能量密度對金屬表面進(jìn)行強(qiáng)化的工藝，它是通過電火花放電的作用，把作為電極的導(dǎo)電材料熔滲進(jìn)金屬工件的表層，從而形成合金化的表面強(qiáng)化層，使工件表面的物理，化學(xué)性能和力學(xué)性能得到改善。例如：采用WC、TiC等硬質(zhì)合金電極材料強(qiáng)化高速鋼和合金工具鋼材料的工件，強(qiáng)化表面能形成顯微硬度1500HM以上的耐磨，耐蝕和其有紅硬性的強(qiáng)化層，使工件的使用壽命明顯提高，在700-800攝氏度的高溫下強(qiáng)化層仍具有很高的硬度，耐磨度。
電火花強(qiáng)化工藝在刀具，模具和機(jī)械零件上的運(yùn)用取得了明顯的效果，還大量地應(yīng)用于缺損，砸傷的模具，量具，精鑄件和機(jī)械零件的精密修復(fù)上面。
電火花強(qiáng)化層與基體的結(jié)合非常牢固，不會發(fā)生剝落。因?yàn)閺?qiáng)化層是電極和工件材料在放電時(shí)的瞬時(shí)高溫高壓條件下重新合金化而形成的新合金層，而不是電極材料簡單的涂覆和堆積，而且合金層與基體金屬之間具有氮元素等的擴(kuò)散層，如用石墨電極則有表面滲碳的效果。電極材料可根據(jù)用途自由選擇，如以提高耐磨性為目的，可以選用YG/YT或YW類硬質(zhì)合金，用YG8硬質(zhì)合金強(qiáng)化Gr12、3Cr2W8V等合金鋼，能形成高硬度，高耐磨，抗腐蝕的強(qiáng)化層，可使模具或機(jī)件的使用壽命提高1~3倍。
模具電火花強(qiáng)化工藝
應(yīng)用表明，電火花強(qiáng)化工藝應(yīng)用在模具的強(qiáng)化和磨損件的精密修補(bǔ)方面能夠取得很明顯的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。模具(機(jī)件)在磨損之后，利用電火花強(qiáng)化能使工件表面增厚的作用，可以進(jìn)行精密修補(bǔ)，模具強(qiáng)化工藝主要包括：強(qiáng)化前的準(zhǔn)備、強(qiáng)化方法、強(qiáng)化后處理和強(qiáng)化工件的使用等四個(gè)方面。
1、強(qiáng)化操作前的準(zhǔn)備
?、倭私夤ぜ墓ぷ餍再|(zhì)和經(jīng)強(qiáng)化后希望達(dá)到的技術(shù)要求，以便確定是否可以采用電火花強(qiáng)化工藝。就材料來說，一般碳鋼，合金工具鋼、鑄鐵等黑色金屬通常都可以強(qiáng)化，而有色金屬，如銅、鋁是可以修補(bǔ)的，但很難進(jìn)行表面強(qiáng)化，對于模具來講，本身要經(jīng)過淬硬處理使其具有合格的硬度，電火花強(qiáng)化不可能代替熱處理，電火花強(qiáng)化層雖然化較薄，只有0.05-0.1mm，但在很多情況下，10-20微米，甚至幾微米就能起良好的作用。然而需要強(qiáng)化的表面如果已經(jīng)嚴(yán)重缺損，就無法用電火花來進(jìn)行修補(bǔ)和強(qiáng)化了。比如，冷沖模具的配合間隙如果超差已達(dá)0.15mm以上，用FUSSEN200型冷焊機(jī)就不能使其修復(fù)。此外，粗糙度要求很細(xì)的工件，例如：薄片材料的沖模粗糙度要求在R.a0.3um以下，且配合精密要求很高，這就要根據(jù)情況進(jìn)行考慮了具工作表面的耐磨度和硬度，所以各類模具的磨損通常都是局部性的，易磨損的部分都可以作為強(qiáng)化的部位，對提高模具的使用壽命效果顯著。例如：冷沖模在沖載過程中受到工件的反作用力和卸料，頂料時(shí)的摩擦力，在這些力的作用下，使凹模，凸模的刃口附近產(chǎn)生磨損，所以，冷沖模的主要強(qiáng)化部位是包圍刃口的側(cè)面A和端面B。
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沖頭、凹模
?、谕ǔ?/span>a取3~5mm，b取3mm左右，強(qiáng)化側(cè)面的模具間隙將比原來的縮小，這一點(diǎn)必須時(shí)刻注意。
根據(jù)不同的模具型和要求，又有三種不同的強(qiáng)化方法：第一種方法是A/B兩面都要強(qiáng)化，一般的薄板材落料模皆可采用;第二種方法是，只強(qiáng)化A面，強(qiáng)化之后將端平面刃口磨一次，磨削約0.2mm，以保持刃口鋒利。
當(dāng)刃口變鈍之后，第二次刃磨即可繼續(xù)使用，而無須再強(qiáng)化A面；第三種方法是只強(qiáng)化B面而不強(qiáng)化A面，因此不影響模具間隙配合，適用于窄槽等一些無法強(qiáng)化側(cè)面的型腔，或者間隙配合已經(jīng)很小，不允許再強(qiáng)化的模具。切斷模與冷沖模相似，它的強(qiáng)化部位也是包圍刃口的兩面，也可以只強(qiáng)化其中的一面。壓模用于壓型件的加工，磨損主要發(fā)生在工件對模具摩擦較大的部位，例如輪廓線的接頭，轉(zhuǎn)角或壓彎成型部分。所以大型壓模只需要強(qiáng)化這些部位即可，這樣可以節(jié)省工時(shí)和材料，而小型壓?？梢詮?qiáng)化整個(gè)工作面。拉延模的磨損主要發(fā)生在凹模?？诘耐辛喜课缓蛨A角部分，一般只需要強(qiáng)化這些部分，凸模的棱角部位也可以強(qiáng)化，以保持零件的內(nèi)圓半徑精密。
卷邊模在使用過程中對模具的工作面擠壓摩擦，使模具磨損，甚至出現(xiàn)凹槽。所以強(qiáng)化的部位主要是工作表面。
冷鐓模需要強(qiáng)化凹模模孔的前端，一是高度或成型表面。鍛模主要強(qiáng)化流動(dòng)性較大的，易產(chǎn)生磨損的部位和毛邊槽的橋部，也可以強(qiáng)化整個(gè)工作表面。此外如勒光模，壓鑄模，熱壓模等都可以對整個(gè)工作表面進(jìn)行強(qiáng)化。
工件工作表面的油污和銹斑會影響強(qiáng)化層的質(zhì)量，應(yīng)該用酒精，丙酮等溶劑去除油污，并用油石，砂紙擦去銹斑。已使用過的模具還可用小砂輪磨平待強(qiáng)化表面上的傷痕或黏著物，強(qiáng)化后不再刃磨的刀具，要預(yù)先磨好所需的幾何角度，而待修復(fù)的量具有時(shí)要先將工作面研平，對于細(xì)小零件，為減少強(qiáng)化時(shí)的熱影響和變形，可以將零件與導(dǎo)熱良好的襯物連接。
?、郯匆筮x擇電極材料/機(jī)型/工藝參數(shù)，以提高工件使用壽命為目的的強(qiáng)化，可以采用YG/YT/YW類硬質(zhì)合金做電極，經(jīng)這些材料強(qiáng)化后的工件表面具有硬度高，紅硬性能好，耐腐蝕等特點(diǎn)，目前最常用的是YG8硬質(zhì)合金，這是因?yàn)檫@種材料的電火花強(qiáng)化性能比較好，強(qiáng)化也比較均勻，以修復(fù)工件的砸傷，缺損為目的，則可以根據(jù)工件對硬度，厚度等的要求選擇硬質(zhì)合金，碳鋼，合金鋼，銅，鋁等材料做為電極。
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對機(jī)型的選擇原則是::達(dá)到較理想的強(qiáng)化層厚度，硬度和粗糙度.如果對模具或機(jī)件表面有較高的要求，則可以采取多次電火花強(qiáng)化的工藝，即第一次高電壓粗加工，然后第二次低電壓精加工，根據(jù)工件對粗糙度和強(qiáng)化厚度的要求來決定，有時(shí)，為了保證厚度和粗糙度，往往采用多規(guī)準(zhǔn)強(qiáng)化的方法。例如，先用強(qiáng)規(guī)準(zhǔn)強(qiáng)化，使表面有較大的增厚量，然后用中規(guī)準(zhǔn)強(qiáng)化使表面平整，最后用弱規(guī)準(zhǔn)強(qiáng)化以降低粗糙度，也可以用兩種或者一種規(guī)準(zhǔn)強(qiáng)化，只要能滿足技術(shù)要求即可。
沖裁模有配合間隙的要求，對于沖厚料的模具，因?yàn)樵瓉淼呐浜祥g隙較大，強(qiáng)化層的影響較小，但對于小間隙的模具強(qiáng)化厚度就不能忽視，因此選擇規(guī)準(zhǔn)時(shí)應(yīng)該考慮到這一點(diǎn)。
2、強(qiáng)化操作過程
3、模具(工件)強(qiáng)化后的處理
?、俦砻媲謇?。強(qiáng)化結(jié)束后，要用干凈的棉沙揩拭強(qiáng)化表面，去掉電蝕產(chǎn)物和沾著的污物，使強(qiáng)化層清晰顯現(xiàn)，以便觀察。在未強(qiáng)化到的加工面或個(gè)別突出的高點(diǎn)，就應(yīng)及時(shí)補(bǔ)焊和修整，如果用25倍放大鏡觀察，就能很清楚地看到表面放電凹坑分布是否均勻，然后用千分尺等量具檢測強(qiáng)化層的厚度，特別是對有配合間隙要求的工件，比如冷沖模，要仔細(xì)地檢測其配合間隙.當(dāng)需要了解強(qiáng)化層的硬度時(shí)，通常是用同種材料強(qiáng)化后做成金相試樣，用顯微硬度計(jì)測量強(qiáng)化層的橫截面
?、谘心ズ腿心ィ弘娀鸹◤?qiáng)化層的表層精糙度通常是Ra3.2-1.6um，一般粗加工或半精工的冷沖模，電火花強(qiáng)化后即可使用。
對各類需要更細(xì)粗糙度的模具，或者要求刃口鋒利的模具，為使模具刃口更鋒利，可以用金剛石、油石或金相砂紙輕輕研磨強(qiáng)化層，經(jīng)刃磨后再使用，冷沖模具刃口側(cè)面強(qiáng)化之后可以先刃磨一次，這樣刃口能保持更好的鋒利。因?yàn)閺?qiáng)化層較薄，即以研磨余量是有限的。經(jīng)強(qiáng)化的模具使用到強(qiáng)化層未完全磨損之前即行再次強(qiáng)化，能對模具工作表面起保護(hù)作用，大大延長其使用壽命和精度，必須注意的是，模具強(qiáng)化后要嚴(yán)格測量其配合間隙和進(jìn)行試模。
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電火花表面強(qiáng)化實(shí)例：實(shí)例1沖片落三圓模具電火花熔滲硬質(zhì)合金
河北省豐潤電機(jī)廠生產(chǎn)的單，三相交流異步電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子片均采用0.5mm厚的硅鋼片。一般沖片落三圓模具的原始加工方法是：Cr12鋼經(jīng)鍛造和熱處理退火后，粗/精車外圓和兩端面及鉆鏜工作洞口，劃線并在鉆床上鉆出所有固定用孔，攻絲、鉸定位銷孔，然后淬火，回火。熱處理后對工作部分進(jìn)行磨削。所得到的模具表面硬度只有52HRC左右，耐磨性亦不理想，平均一次刃磨只有2.2萬沖
次，壽命66萬沖次。采用YG8硬度質(zhì)合金作電極熔滲Cr12鋼制的落圓模，平均一次刃磨為5.5萬沖次，壽命可達(dá)165萬沖次，表面粗糙度為Ra1.6um，輕微研磨熔滲面表面粗糙度可達(dá)到Ra0.8um.
a=1mmb=1mm
實(shí)踐表明，經(jīng)過熔滲硬質(zhì)合金后模具表面形成一層硬而耐磨的硬質(zhì)合金層熔滲厚度為10-30um。硬度達(dá)到72HRC,用于硅鋼片的冷沖模具，其壽命是來經(jīng)強(qiáng)化處理的Cr12鋼制模具的2.5倍。
實(shí)例2大型壓型件模具電火花強(qiáng)化
C62A型敞篷車的下側(cè)門，中門和側(cè)柱三種大型壓型件的下料尺寸分別為：1300mm*986mm*5mm1940mm*820mm*5mm2242mm*432mm*7mm
壓筋的深度為50mm左右，壓模體積大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，模具的制造和維修都比較困難。由于工件為中厚鋼板，外形又比較復(fù)雜，所以模具在壓型過程中受力條件惡劣，使用壽命短。特別是工件成型輪廓線條的接頭和拐角等部位，一般在壓制200~300件以后就會因模具塌陷或黏結(jié)雜物而使工件拉傷，嚴(yán)重時(shí)甚至使工件破裂。為改善模具的磨損于是采用了FUSSEN200冷焊機(jī)對易損的拐角等型面進(jìn)行局部強(qiáng)化.下側(cè)門壓模壓制10854件才出現(xiàn)拉傷，為強(qiáng)化前的36倍。
實(shí)例3部分模具電火花強(qiáng)化后的使用效果
模具名稱模具材料工件材料強(qiáng)化部位強(qiáng)化效果
強(qiáng)化前強(qiáng)化后
鋁壓鑄模3Cr2W8V
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<58-62HRC>ZL104型腔壓鑄溫度700度壓鑄8件就粘模壓鑄溫度700度壓300余件無粘模
空縮機(jī)閥片復(fù)式?jīng)_模T8A/T10A/Cr12MoV等30CrMnSi/50CrVA等刃口
沖3000件
沖10000件
35*56*12mm油封骨架沖模45#<241HB>A3/0.6-1.5mm刃口
提高壽命2倍
M12切角模9SiCr<55-58HRC>
刃口切300-500件切8000-70000件
M12螺栓冷鐓下模T10<58-61HRC>
?？浊岸?/span>10mm鐓5000~10000件
鐓3萬~5萬件
M8冷鐓螺帽六角模CrWMn<58-61HRC>
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成型表面
提高3~5倍
模具名稱模具材料工件材料強(qiáng)化部位強(qiáng)化效果
強(qiáng)化前強(qiáng)化后
冷沖模T10A(58-62HRC)A36mm
5套模具平均提高3倍
洗衣機(jī)內(nèi)筒卷邊成形模45#F179洗衣機(jī)特制不銹鋼板刃口/接觸面每次刃磨卷10-15件卷100-150件
沖模Cr12(60-62HRC)薄板材刃口15000沖次55000沖次
套筒板手熱壓模3Cr12W8V40Cr
3000件4000件
雙槽沖模Cr120.15mm硅鋼片
5000件15000件
煤車彈簧蓋落料沖載模Cr12
沖裁10000次左右即損壞沖裁25000次左右仍保持著完好狀態(tài)。
