專利名稱：放電表面處理用電源裝置和放電表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進(jìn)放電表面處理用電源裝置和放電表面處理方法，用于放電表面處理，使放電表面處理用電極和被加工件的極之間產(chǎn)生放電，并利用這種能量，在被加工件表面上形成由電極材料組成的硬質(zhì)保護(hù)膜或由放電能量的反應(yīng)物構(gòu)成的硬質(zhì)保護(hù)膜。
背景技術(shù)：
以往，作為在被加工件表面形成硬質(zhì)保護(hù)膜，賦予耐腐蝕性、耐容性的技術(shù)，有例如日本特開平5-148615公報所揭示的放電表面處理方法。這種技術(shù)使用作為將WC(碳化鎢)粉末和Co(鈷)粉混合壓縮成形的放電表面處理用電極的壓粉體電極，進(jìn)行一次加工(堆積加工)；接著換成銅電極等電極消耗較少的電極再作二次加工(再熔化加工)，這兩道工序構(gòu)成金屬材料表面處理方法。這種方法能對鋼材形成具有牢固粘合力的硬質(zhì)保護(hù)膜，但對于硬質(zhì)合金那樣的燒結(jié)材料，難以形成具有牢固粘合力的硬質(zhì)保護(hù)膜。
但是，根據(jù)我們的研究，如果將形成Ti(鈦)等硬質(zhì)碳化物的材料作為放電表面處理用電極，在與被加工件的金屬材料之間產(chǎn)生放電，則能在被加工件的金屬表面上形成牢固的硬質(zhì)保護(hù)膜并沒有再熔化的過程。這是由于放電消耗掉的電極材料和加工液的組成成份C(碳)反應(yīng)，生成TiC(碳化鈦)而得到的。另外如果利用由TiH2(氫化鈦)等金屬氫化物構(gòu)成的放電表面處理用電極的壓粉體電極，在被加工件的金屬材料之間產(chǎn)生放電，則會此使用Ti等材料的場合更迅速地形成更致密的硬質(zhì)保護(hù)膜。此外，如果利用將TiH2等氫化物之外的金屬和陶瓷等混合后成的放電表面處理用電極的壓粉體電極，與被加工件的金屬材料之間產(chǎn)生放電，則會極快地形成具有硬度、耐磨性等各種性質(zhì)的硬質(zhì)保護(hù)膜。
關(guān)于這種方法，例如在日本特開平9-192937號公報上有揭示，圖5表示在這種放電表面處理中使用的裝置一例的構(gòu)成圖。圖中，1為TiH2粉末壓縮成形而成的壓粉體電極、2為被加工件、3為加工槽、4為加工液、5為對加在壓粉體電極1和被加工件2上電壓和電流進(jìn)行開關(guān)的開關(guān)元件、6為控制開關(guān)元件開關(guān)的控制裝置、7為電源、8為電阻器、9為所形成的硬質(zhì)保護(hù)膜。根據(jù)這樣的構(gòu)成，在壓粉體電極1和被加工件2之極間產(chǎn)生放電，靠該放電能在鋼鐵、超硬合金等組成的被加工件2的表面上形成硬質(zhì)保護(hù)膜。開關(guān)元件5、控制裝置6、電源7及電阻器8相當(dāng)于放電表面處理用電源裝置，它決定放電表面處理過程中的放電電流脈沖波形等。
這種以往的放電表面處理用電源裝置放電電流脈沖基本上用矩形波，如圖6所示通過改變放電電流的峰值Ip及脈寬T，調(diào)整被加工件上形成的硬質(zhì)保護(hù)膜的厚度。
圖7表示利用使用以往的放電電流脈沖的放電表面處理，在被加工件2上形成的硬質(zhì)保護(hù)膜9的剖面照片，可觀察到在硬質(zhì)保護(hù)膜上存在氣泡、在硬質(zhì)保護(hù)膜形成過程中，材料呈現(xiàn)沒有充分熔融的樣態(tài)。
這樣，在使用以往的放電電流脈沖的放電表面處理中，因為依靠反復(fù)地急速加熱及急速冷卻來進(jìn)行表面處理，所以，存在在被加工件形成的硬質(zhì)薄膜上有氣泡存在，不能形成致密的硬質(zhì)保護(hù)膜等問題。另外，還有經(jīng)放電表面處理后加工面上有殘余應(yīng)力殘留、裂紋滲入等諸多問題。
發(fā)明概述本發(fā)明為解決所述問題，要解決的技術(shù)問題是在被加工件上形成致密的硬質(zhì)保護(hù)膜之同時，能減少硬質(zhì)保護(hù)膜上裂紋等缺陷、獲得放電表面處理用電源裝置及放電表面處理方法。
本發(fā)明的放電表面處理用電源裝置，用于放電表面處理，所述放電表面處理使放電表面處理用電極和被加工件的極間產(chǎn)生放電，并根據(jù)其能量在被加工件表面形成硬質(zhì)保護(hù)膜，這種放電表面處理用電源裝置包括控制裝置，所述控制裝置將放電電流脈沖分割成第1脈寬T1(第1峰值Ip1)、第二脈寬T2(第2峰值Ip2)、……第n脈寬Tn(第n峰值Ipn)(n為2以上的整數(shù))的區(qū)間，設(shè)定第K脈寬Tk及第K峰值IpK(1≤K≤(n-1)、K為整數(shù))，以便對應(yīng)于預(yù)期的加工條件，成為預(yù)定由所述電極材料的釋放的所述硬質(zhì)保護(hù)膜材料的供給量，設(shè)定第n峰值Ipn，以便抑制所述電極材料的釋放、同時能熔融附著在所述被加工件上的電極成分，第n脈寬Tn設(shè)定成對應(yīng)于預(yù)期的所述硬質(zhì)保護(hù)膜的熔融條件的時間。
另外，本發(fā)明的放電表面處理用電源裝置，用于放電表面處理，所述放電表面處理使放電表面處理用電極和被加工件的極間產(chǎn)生放電，并根據(jù)其能量在被加工件表面形成硬質(zhì)保護(hù)膜，這種放電表面處理用電源裝置包括控制裝置，所述控制裝置設(shè)定放電電流脈寬的大致前半部分中的放電電流波形，以便由所述電極材料的釋放的所述硬質(zhì)保護(hù)膜材料的供給量，成為與預(yù)期的加工條件對應(yīng)的值，設(shè)定放電電流脈寬的大致后半部分中的放電電流波形，以便抑制所述電極材料的釋放、同時能以規(guī)定的熔融條件將附著在所述被加工件上的電極成分熔融。
本發(fā)明的放電表面處理方法，用于放電表面處理，所述放電表面處理使放電表面處理電極和被加工件的極間產(chǎn)生放電，并根據(jù)與能量在所述被加工件表面形成硬質(zhì)保護(hù)膜，所述處理方法包括將放電電流脈沖分割成第1脈寬T1(第1峰值Ip1)、第二脈寬T2(第2峰值Ip2)、第n脈寬Tn(第n峰值Ipn)(n為2以上的整數(shù))的區(qū)間，設(shè)定第K脈寬Tk及第K峰值IpK(1≤K≤(n-1)、K為整數(shù))，以便對應(yīng)于預(yù)期的加工條件，成為預(yù)定由所述電極材料的釋放的所述硬質(zhì)保護(hù)膜材料的供給量，設(shè)定第n峰值Ipn，以便抑制所述電極材料的釋放、同時能熔融附著在所述被加工件上的電極成分，第n脈寬Tn設(shè)定成對應(yīng)于預(yù)期的所述硬質(zhì)保護(hù)膜的熔融條件的時間，在所述被加工件表面上形成所述硬質(zhì)保護(hù)膜。
另外，本發(fā)明的放電表面處理方法，用于放電表面處理，所述放電表面處理使放電表面處理電極和被加工件的極間產(chǎn)生放電，并根據(jù)與能量在所述被加工件表面形成硬質(zhì)保護(hù)膜，所述處理方法包括控制裝置，所述控制裝置設(shè)定放電電流脈寬的大致前半部分中的放電電流波形，以便由所述電極材料的釋放的所述硬質(zhì)保護(hù)膜材料的供給量，成為與預(yù)期的加工條件對應(yīng)的值，設(shè)定放電電流脈寬的大致后半部分中的放電電流波形，以便抑制所述電極材料的釋放、同時能以規(guī)定的熔融條件將附著在所述被加工件上的電極成分熔融，在所述被加工件表面上形成所述硬質(zhì)保護(hù)膜。
本發(fā)明的如上所述構(gòu)成，所獲得的效果介紹如下本發(fā)明涉及放電表面處理用電源裝置及放電表面處理方法，能恰如其分地供給以及熔融硬質(zhì)保護(hù)膜材料，在被加工件上形成致密的硬質(zhì)保護(hù)膜。
還有，被加工件上形成的硬質(zhì)保持膜因為不再被反復(fù)地急劇加熱及急劇冷卻，而是徐徐地緩冷，所以能減少裂紋等硬質(zhì)保護(hù)膜的缺陷。
附圖簡要說明

圖1表示與本發(fā)明的實施形態(tài)1相關(guān)的放電表面處理用電源裝置。
圖2表示對基于使用與本發(fā)明的實施形態(tài)1相關(guān)的放電表面處理用電源裝置的放電表面處理的被加工件，形成硬質(zhì)保護(hù)膜的樣態(tài)的說明圖。
圖3表示根據(jù)使用與本發(fā)明的實施形態(tài)1相關(guān)的放電表面處理用電源裝置的放電表面處理，在被加工件上形成的硬件保護(hù)膜的剖面照片。
圖4表示基于與本發(fā)明的實施形態(tài)2相關(guān)的放電表面處理用電源裝置的極間電壓和放電電流的一例的圖。
圖5表示在放電表面處理中使用的裝置的一例的構(gòu)成圖。
圖6表示以往的放電表面處理用電源裝置中的極間電壓和放電電流脈沖的圖。
圖7表示基于使用以往的放電電流脈沖的放電表面處理，在被加工件上形成的硬質(zhì)保護(hù)膜的剖面的照片。
實施發(fā)明的最佳形態(tài)實施形態(tài)1圖1表示與本發(fā)明實施形態(tài)1相關(guān)的放電表面處理裝置用電源裝置，圖1(a)為構(gòu)成圖、圖1(b)為極間電壓及放電電流、圖1(c)表示又一例放電電流。在圖1中，1為放電表面處理用電極、2為被加工件、3為加工槽、4為加工液、10為開關(guān)元件組、11為控制開關(guān)元件組10開、關(guān)的控制裝置、12為電源、13為電阻器組、T1為第1脈寬、T2為第2脈寬、Tr為非工作時間、Ip1為第1峰值、Ip2為第2峰值，開關(guān)元件組10、控制裝置11、電源12以及電阻器組13相當(dāng)于放電表面處理用電源裝置，決定放電表面處理過程中放電電流脈沖波形等。
下面，對動作進(jìn)行說明。使放電表面處理用電極1和被加工件2相向置于加工液4中，由未圖示的驅(qū)動裝置保持二者在規(guī)定的間隙上。由受控制裝置11控制呈導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)元件，將電壓施加在放電表面處理用電極和被加工電極上，經(jīng)過預(yù)定的時間后，產(chǎn)生放電。檢測放電的發(fā)生，在經(jīng)過第1脈寬T1后，由控制裝置11，通過切換導(dǎo)通的開關(guān)元件使放電電流減少。經(jīng)過其后的第2脈沖寬T2后，由控制裝置11使開關(guān)元件截止。再經(jīng)過非工作時間Tr后，又一次由控制裝置使開關(guān)元件導(dǎo)通。通過反復(fù)進(jìn)行以上的動作，從而實施放電表面處理。
放電電流脈沖，可為圖1(b)那樣的階梯狀，也可如圖1(c)那樣的將放電電流脈沖的前沿部分形成坡狀。要增加放電電流脈沖的坡狀可通過將電感串聯(lián)接入放電表面處理用電源裝置的電源電路中來進(jìn)行。
圖2表示由于使用與本發(fā)明的實施形態(tài)1相關(guān)的放電有面處理用電源裝置的放電表面處理形成在被加工件上的硬質(zhì)保護(hù)膜的樣態(tài)的說明圖，在圖2中，1為電極、2為被加工件、14為放電電弧柱、15a為附著在被加工件2上的電極成分、15b為業(yè)已被熔融的電極成分。圖2(a)相當(dāng)于圖1(b)或圖1(c)的第2脈寬T2的部分。
在圖1(b)或圖1(c)的第1脈寬T1上，由控制裝置控制開關(guān)元件組10等，使由電極材料的釋放造成的硬質(zhì)保持膜的供給量為與預(yù)定的加工條件相對應(yīng)的預(yù)定的值，設(shè)第1峰值Ip1為規(guī)定的大小，維持規(guī)定的極間的電流密度釋放出電極材料，形成附著在被加工件上的電極成分15a(圖2(a))。
下面，在圖1(b)或(c)的第2脈寬T2，將第2峰值Ip2控制得比第1峰值Ip1小，設(shè)定成抑制電極材料釋放并能熔融附著在被加工件上的電極成分15a，通過使電極成分15a熔融，從而在被加工件上形成已熔融的電極成分15b(圖2(b))。又，將第2脈寬T2設(shè)定在與預(yù)期的硬質(zhì)保護(hù)膜的熔融條件相對應(yīng)的時間上。
圖3為表示根據(jù)使用與本發(fā)明的實施形態(tài)1相關(guān)的放電表面處理用電源裝置的放電表面處理，在被加工件2上形成的由電極成分15b組成的硬質(zhì)保護(hù)膜的剖面照片。將第2峰值Ip2設(shè)定成比第1峰值Ip1小，抑制電極材料釋放的同時，能使附著在被加工件2上的電極成分15a熔融，第2脈寬T2設(shè)定成與預(yù)期的硬質(zhì)保護(hù)膜的熔融條件相對應(yīng)的時間上，從而，與以往的示例圖7相比，可知幾乎無氣泡、能形成更為致密的硬質(zhì)保護(hù)膜。
如上所述，靠圖1(b)或(c)示出的放電電流脈沖，能恰當(dāng)?shù)卦诒患庸ぜ闲纬捎操|(zhì)保持膜的供給和熔融、形成結(jié)晶顆粒細(xì)小、性能優(yōu)良的硬質(zhì)保護(hù)膜。
又，被加工件上形成的硬質(zhì)保護(hù)膜因不再被反復(fù)地急劇加熱及急劇冷卻，而是徐徐地緩冷，所以能減少裂紋等硬質(zhì)保護(hù)膜的缺陷。
在上述說明中，放電電流的峰值為兩段的階梯狀，也可為三段以上。又，在脈寬的各區(qū)間中，放電電流脈沖的電流不一定為坡狀，也可為規(guī)定的時間函數(shù)。
實施形態(tài)2
圖4為的一例的圖表示與本發(fā)明的實施形態(tài)2相關(guān)的放電表面處理用電源裝置的極間電壓及放電電流的一例的圖。在圖4中，T為放電電流的脈寬、Ta為脈寬T的約前半部、Tb為脈寬T的約后半部、Tr為非工作時間、Ip為放電電流峰值。
放電電流波形為時間的函數(shù)，具有上升到放電電流峰值Ip后隨著時間而減小的傾向。該放電電流減小的圖形為圖4(a)或(b)等，考慮到預(yù)期的加工條件并促進(jìn)被加工件上形成的硬質(zhì)保護(hù)膜更加致密及防急冷，能通過例如實驗而定。圖4(a)或(b)的放電電流波形設(shè)定，例如分成脈寬T的約前半部Ta和脈寬T的約后半部Tb來進(jìn)行。即脈寬T的約前半部Ta的放電電流波形設(shè)定成由電極材料的釋放造成的硬質(zhì)保護(hù)膜材料的供給量與預(yù)期的加工條件相對應(yīng)的值，在脈寬T的約后半部Tb的放電電流波形設(shè)定成抑制所述電極材料的釋放之同時，能以規(guī)定的熔融條件熔融附著在被加工件上的電極成分。
下面，對動作進(jìn)行說明，與實施形態(tài)2相關(guān)的放電表面處理用電源裝置的構(gòu)成和實施形態(tài)1的圖1(a)相同，使放電表面處理用電極1和被加工件2在加工液4中相向?qū)χ茫晌磮D示的驅(qū)動裝置保持在某一距離。靠由控制裝置11控制成導(dǎo)通狀態(tài)的開關(guān)元件組10的開關(guān)元件，在放電表面處理用電極1和被加工件2之間加上電壓，在規(guī)定的時間后產(chǎn)生放電，在檢測出放電的發(fā)生，就通過錯開順序時間切換開關(guān)元件組10的開關(guān)元件，從而隨著預(yù)定的放電電流波形的減小，使放電電流緩緩地減小。通過由這樣的開關(guān)元件組10的開關(guān)元件的切換形成的階梯狀放電電流圖形的組合，能夠近似地實現(xiàn)圖4(a)或(b)那樣的放電電流減小的圖形。
根據(jù)圖4那樣的放電電流波形，因為與預(yù)定的放電電流波形的減小的圖形相對應(yīng)，隨著時間的經(jīng)過放電電流同時減小，所以在被加工件上形成的硬質(zhì)保護(hù)膜不會被急劇加熱或急劇冷卻，而變成徐徐地緩冷，有著減少裂紋等硬質(zhì)保護(hù)膜缺陷的效果。
工業(yè)上的實用性如上所述，與本發(fā)明相關(guān)的放電表面處理用電源裝置及放電表面處理方法，適用于在被加工件表面上形成硬質(zhì)保護(hù)膜的與表面處理相關(guān)的產(chǎn)業(yè)。
權(quán)利要求
1.一種放電表面處理用電源裝置，用于放電表面處理，所述放電表面處理使放電表面處理用電極和被加工件的極間產(chǎn)生放電，并根據(jù)其能量在被加工件表面形成硬質(zhì)保護(hù)膜，其特征在于，包括控制裝置，所述控制裝置將放電電流脈沖分割成第1脈寬T1(第1峰值Ip1)、第二脈寬T2(第2峰值Ip2)、……第n脈寬Tn(第n峰值Ipn)(n為2以上的整數(shù))的區(qū)間，設(shè)定第K脈寬Tk及第K峰值IpK(1≤K≤(n-1)、K為整數(shù))，以便對應(yīng)于預(yù)期的加工條件，成為預(yù)定由所述電極材料的釋放的所述硬質(zhì)保護(hù)膜材料的供給量，設(shè)定第n峰值Ipn，以便抑制所述電極材料的釋放、同時能熔融附著在所述被加工件上的電極成分，第n脈寬Tn設(shè)定成對應(yīng)于預(yù)期的所述硬質(zhì)保護(hù)膜的熔融條件的時間。
2.一種放電表面處理用電源裝置，用于放電表面處理，所述放電表面處理使放電表面處理用電極和被加工件的極間產(chǎn)生放電，并根據(jù)其能量在被加工件表面形成硬質(zhì)保護(hù)膜，其特征在于，包括控制裝置，所述控制裝置設(shè)定放電電流脈寬的大致前半部分中的放電電流波形，以便由所述電極材料的釋放的所述硬質(zhì)保護(hù)膜材料的供給量，成為與預(yù)期的加工條件對應(yīng)的值，設(shè)定放電電流脈寬的大致后半部分中的放電電流波形，以便抑制所述電極材料的釋放、同時能以規(guī)定的熔融條件將附著在所述被加工件上的電極成分熔融。
3.一種放電表面處理方法，用于放電表面處理，所述放電表面處理使放電表面處理電極和被加工件的極間產(chǎn)生放電，并根據(jù)其能量在所述被加工件表面形成硬質(zhì)保護(hù)膜，其特征在于，所述處理方法包括將放電電流脈沖分割成第1脈寬T1(第1峰值Ip1)、第二脈寬T2(第2峰值Ip2)、第n脈寬Tn(第n峰值Ipn)(n為2以上的整數(shù))的區(qū)間，設(shè)定第K脈寬Tk及第K峰值IpK(1≤K≤(n-1)、K為整數(shù))，以便對應(yīng)于預(yù)期的加工條件，成為預(yù)定由所述電極材料的釋放的所述硬質(zhì)保護(hù)膜材料的供給量，設(shè)定第n峰值Ipn，以便抑制所述電極材料的釋放、同時能熔融附著在所述被加工件上的電極成分，第n脈寬Tn設(shè)定成對應(yīng)于預(yù)期的所述硬質(zhì)保護(hù)膜的熔融條件的時間，在所述被加工件表面上形成所述硬質(zhì)保護(hù)膜。
4.一種放電表面處理方法，用于放電表面處理，所述放電表面處理使放電表面處理電極和被加工件的極間產(chǎn)生放電，并根據(jù)其能量在所述被加工件表面形成硬質(zhì)保護(hù)膜，其特征在于，所述處理方法包括設(shè)定放電電流脈寬的大致前半部分中的放電電流波形，以便由所述電極材料的釋放的所述硬質(zhì)保護(hù)膜材料的供給量，成為與預(yù)期的加工條件對應(yīng)的值，設(shè)定放電電流脈寬的大致后半部分中的放電電流波形，以便抑制所述電極材料的釋放、同時能以規(guī)定的熔融條件將附著在所述被加工件上的電極成分熔融，在所述被加工件表面上形成所述硬質(zhì)保護(hù)膜。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種放電表面處理用電源裝置和放電表面處理方法,在放電電流的第1個脈寬T1中,為得到預(yù)先決定了的電極材料的供給量,由控制裝置(11)控制開關(guān)元件組(10),第1峰值Ipn為規(guī)定的大小,使電極材料釋放,形成附著在被加工件(2)上的電極成分(15a),在第2脈寬T2,第2峰值Ip2設(shè)定成抑制電極材料的釋放,同時能熔融附著在被加工件(2)上的電極成分(15a),使電極成分(15a)熔融,在被加工件(2)上形成由熔融的電極成分(15b)組成的硬質(zhì)保護(hù)膜。能在被加工件(2)上形成結(jié)晶顆粒細(xì)小、性能優(yōu)良的硬質(zhì)保護(hù)膜。
文檔編號B23H9/00GK1343154SQ00804845
公開日2002年4月3日 申請日期2000年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月11日
發(fā)明者後藤昭弘, 毛呂俊夫, 秋吉雅夫 申請人:三菱電機(jī)株式會社