激光立體成形電火花粗精加工用梯度復(fù)合電極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電火花放電加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種激光立體成形電火花粗精加 工用梯度復(fù)合電極的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 由于電火花技術(shù)在加工特殊性能材料、復(fù)雜結(jié)構(gòu)以及微細(xì)零件等方面具有其它加 工方法無法比擬的優(yōu)越性，近年來逐漸得到推廣與應(yīng)用。在電火花放電加工的過程中，被熔 化、氣化、爆炸拋出的電極材料不僅將工件材料燭除掉了，同時(shí)也將工具電極材料燭除掉， 這就不可避免地產(chǎn)生了工具電極的損耗，而工具電極的損耗直接映射到工件上，影響其成 型精度。
[0003] 為了提高工件的成型精度，一些專家學(xué)者們投入了對(duì)工具電極的研宄。其中，本申 請(qǐng)的發(fā)明人李麗副教授研發(fā)了一種復(fù)合電極，試圖通過提高電極的抗電蝕性能來改善工件 的成型質(zhì)量，并向我國提出了發(fā)明專利申請(qǐng)，其申請(qǐng)?zhí)枮?01410130305. 4,該電極是采用表 面化學(xué)鍍銅的SiC和TiB2微粉通過電沉積在銅基體中形成的，雖然一定程度上提高了工具 電極的抗電蝕性能，但電極中添加的SiC和TiB 2分布并不均勾，耐蝕性能不穩(wěn)定，并且添加 量也不易控制，這些都很大程度上影響了電極的加工質(zhì)量。
[0004] 另外，在電火花實(shí)際加工的過程中，一般要對(duì)工件先進(jìn)行粗加工，然后再進(jìn)行精加 工。目前，均是采用兩種不同精度的電極對(duì)工件進(jìn)行先后兩次電火花加工，中間要進(jìn)行更換 電極操作，降低了加工效率；同時(shí)由于要進(jìn)行兩次電極裝夾，裝夾位置的差異也會(huì)影響工件 的加工精度。
[0005] 針對(duì)上述問題，行業(yè)內(nèi)急需一款能對(duì)工件進(jìn)行粗加工和精加工且能提高加工精度 的電極。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種激光立體成形電火花粗精加工用梯度復(fù) 合電極的制備方法，能夠?qū)ぜM(jìn)行粗加工和精加工且耐蝕性能穩(wěn)定。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是：發(fā)明一種激光立體成形電火花粗精 加工用梯度復(fù)合電極的制備方法，包括基板和漏斗，基板安裝在超聲振動(dòng)裝置的變幅桿上， 其特征在于：包括以下步驟： (1) 用軟件生成電極的三維實(shí)體模型，并將三維實(shí)體模型按一定厚度切片分層，轉(zhuǎn)換成 二維輪廓信息，獲得各切片分層的形狀參數(shù)； (2) 利用C02激光器在氬氣保護(hù)下采用同軸送粉的方式按照內(nèi)側(cè)切片分層的形狀參數(shù) 將Cu基SiC復(fù)合微粉燒結(jié)在振動(dòng)的基板上，制得Cu基SiC復(fù)合沉積層，基板的振動(dòng)方向與 Cu基SiC復(fù)合微粉的沉積方向一致；超聲振動(dòng)功率為80W~100W，振幅為1~2um ;所述Cu 基SiC復(fù)合微粉的制備步驟如下： a、化學(xué)鍍銅：將SiC制成粒徑為3~5um的微粒，對(duì)SiC微粒表面進(jìn)行化學(xué)鍍銅并干 燥，制得SiC鍍銅微粒； b、 制備熔液：將金屬純Cu加熱至1150~1180°C，制得Cu熔液； c、 微粒植入：在漏斗中設(shè)置導(dǎo)管，導(dǎo)管的下端位于漏斗底部的漏嘴處、上端連通高壓氮 氣源，導(dǎo)管還連通送料管，送料管的另一端連接均勻送料器；漏斗的底部設(shè)置送氣裝置，送 氣裝置的出氣口朝向漏嘴處； 將步驟b制得的Cu熔液倒入漏斗中，步驟a制得的SiC鍍銅微粒加到均勻送料器中， 同時(shí)開啟高壓氮?dú)庠础⒕鶆蛩土掀骱退蜌庋b置，SiC鍍銅微粒通過送料管均勻地進(jìn)入導(dǎo)管， 并在高壓氮?dú)庠吹娘L(fēng)力下被吹出導(dǎo)管，Cu熔液包覆在SiC鍍銅微粒的外周并一同從漏嘴漏 下，被氣體霧化成復(fù)合微粉； d、 篩選：步驟（3)制得的復(fù)合微粉過100~150目篩，取篩下部分； (3)利用激光按照外側(cè)切片分層的形狀參數(shù)將Cu粉和石墨粉混合燒結(jié)在Cu基SiC復(fù) 合沉積層上，Cu粉和石墨粉的質(zhì)量比4:1~5:1。
[0008] 優(yōu)選的，步驟（2)中基板依次先用80#、200#和500#粒度的砂紙打磨，并用乙醇清 洗，吹干。
[0009] 優(yōu)選的，步驟（2)中激光光束直徑為1~2 mm，激光功率為3~4 KW，掃描速度為 7~9 mm/s，同軸送粉量為6~8g/min。
[0010] 優(yōu)選的，步驟（3)中激光光束直徑為1~2 mm，激光功率為4~6 KW，掃描速度為 3~5 mm/s，同軸送粉量為6~8g/min。
[0011] 優(yōu)選的，步驟（3)中Cu粉直徑為60~80um，石墨粉直徑為60~80 um。
[0012] 優(yōu)選的，步驟（1)中切片厚度為0· 2~0· 4 mm。
[0013] 優(yōu)選的，步驟（1)中所用軟件為CAD。
[0014] 優(yōu)選的，步驟a的工作溫度為80°C，化學(xué)鍍銅時(shí)間為3小時(shí)。
[0015] 優(yōu)選的，步驟a中所用化學(xué)鍍?nèi)芤河?4~16質(zhì)量分五水硫酸銅、25~32質(zhì)量分 甲醛和10~12質(zhì)量分氫氧化鈉溶于1000質(zhì)量分水中制成，SiC微粒與化學(xué)鍍?nèi)芤旱馁|(zhì)量 比為1:10。
[0016] 優(yōu)選的，步驟c中送氣裝置的送氣壓力為L 2~I. 4 MPa。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是： 1、本發(fā)明通過軟件將立體電極分層，利用激光先將Cu基SiC復(fù)合微粉燒結(jié)到基板上， 然后再將Cu粉和石墨粉混合均勻燒結(jié)到Cu基SiC沉積層上，形成電極的梯度結(jié)構(gòu)，在電火 花加工過程中位于電極外層的Cu基體石墨沉積層最先放電，實(shí)現(xiàn)工件的粗加工，待Cu基體 石墨沉積層被電蝕掉，就可利用電極的Cu基SiC沉積層完成工件的精加工；同時(shí)制備Cu基 SiC沉積層的Cu基SiC復(fù)合微粉是采用氮?dú)鈱iC微粒吹散在Cu熔液中，然后霧化冷卻成 型的，提高SiC微粒在Cu基SiC復(fù)合微粉中分布的均勻性，并便于控制SiC微粒的添加量， 提高電極的抗電蝕性能的均衡性，進(jìn)而提高工件的加工質(zhì)量。
[0018] 2、由于制備電極的過程中，基板處于振動(dòng)狀態(tài)，能夠使沉積層更加致密均勻，進(jìn)一 步提高電極的抗電蝕性能。
【附圖說明】
[0019] 圖1是制粉設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖； 圖2是SiC微粒在復(fù)合電極中的分布圖； 圖3是復(fù)合電極的金相顯微圖。
[0020] 附圖標(biāo)記為：1、漏斗；2、導(dǎo)管；3、高壓氮?dú)庠矗?、均勻送料器；5、送料管；6、送氣 裝置；7、出氣口；8、漏嘴。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022] 實(shí)施例一 依次按照以下步驟制得一種電火花工具電極用Cu基SiC復(fù)合微粉： a、 將SiC制成粒徑為3um的微粒，由14質(zhì)量份的五水硫酸銅、25質(zhì)量份的甲醛和10質(zhì) 量份的氫氧化鈉溶于1000質(zhì)量份的水中制成化學(xué)鍍?nèi)芤?，SiC微粒放入化學(xué)鍍?nèi)芤褐羞M(jìn)行 表面化學(xué)鍍銅并干燥，SiC微粒與化學(xué)鍍?nèi)芤旱馁|(zhì)量比為1:10,制得SiC鍍銅微粒；化學(xué)鍍 銅的工作溫度為80°C，時(shí)間為3小時(shí)； b、 將金屬純Cu加熱至1150°C，制得Cu熔液； c、 如圖1所示，在漏斗1中設(shè)置導(dǎo)管2,導(dǎo)管2的下端位于漏斗1底部的漏嘴8處、上端 連通高壓氮?dú)庠?,導(dǎo)管2還連通送料管5,送料管5的另一端連接均勻送料器4 ;漏斗1的 底部設(shè)置送氣裝置6,送氣裝置6的出氣口 7朝向漏嘴8處； 將步驟b制得的Cu熔液倒入漏斗1中，步驟a制得的SiC鍍銅微粒加到均勻送料器4 中，同時(shí)開啟高壓氮?dú)庠?、均勻送料器4和送氣裝置6, SiC鍍銅微粒通過送料管5均勻地 進(jìn)入導(dǎo)管2,并在高壓氮?dú)庠?的勻速風(fēng)力下被吹出導(dǎo)管2, Cu熔液包覆在SiC鍍銅微粒的 外周并一同從漏嘴8漏下，被送氣裝置6噴出的氣體霧化成復(fù)合微粉；其中，送氣裝置6的 送氣壓力為I. 2MPa d、 步驟c制得的復(fù)合微粉過100目篩，取篩下部分。
[0023] 利用上述制得的Cu基SiC復(fù)合微粉再經(jīng)如下步驟制得電火花粗精加工用梯度復(fù) 合電極： (1) 用AutoCAD軟件(簡(jiǎn)稱CAD)生成電極的三維實(shí)體模型，并將三維實(shí)體模型進(jìn)行切片 分層，切片的厚度為0.2 mm，將電極的三維實(shí)體模型轉(zhuǎn)換成二維輪廓信息，獲得各切片分 層的形狀參數(shù)； (2) 依次用80#、200#