[发明专利]激光立体成形电火花粗精加工用梯度复合电极的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电火花放电加工技术领域，具体涉及一种激光立体成形电火花粗精加工用梯度复合电极的制备方法。

背景技术

由于电火花技术在加工特殊性能材料、复杂结构以及微细零件等方面具有其它加工方法无法比拟的优越性，近年来逐渐得到推广与应用。在电火花放电加工的过程中，被熔化、气化、爆炸抛出的电极材料不仅将工件材料烛除掉了，同时也将工具电极材料烛除掉，这就不可避免地产生了工具电极的损耗，而工具电极的损耗直接映射到工件上，影响其成型精度。

为了提高工件的成型精度，一些专家学者们投入了对工具电极的研究。其中，本申请的发明人李丽副教授研发了一种复合电极，试图通过提高电极的抗电蚀性能来改善工件的成型质量，并向我国提出了发明专利申请，其申请号为201410130305.4，该电极是采用表面化学镀铜的SiC和TiB₂微粉通过电沉积在铜基体中形成的，虽然一定程度上提高了工具电极的抗电蚀性能，但电极中添加的SiC和TiB₂分布并不均匀，耐蚀性能不稳定，并且添加量也不易控制，这些都很大程度上影响了电极的加工质量。

另外，在电火花实际加工的过程中，一般要对工件先进行粗加工，然后再进行精加工。目前，均是采用两种不同精度的电极对工件进行先后两次电火花加工，中间要进行更换电极操作，降低了加工效率；同时由于要进行两次电极装夹，装夹位置的差异也会影响工件的加工精度。

针对上述问题，行业内急需一款能对工件进行粗加工和精加工且能提高加工精度的电极。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种激光立体成形电火花粗精加工用梯度复合电极的制备方法，能够对工件进行粗加工和精加工且耐蚀性能稳定。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：发明一种激光立体成形电火花粗精加工用梯度复合电极的制备方法，包括基板和漏斗，基板安装在超声振动装置的变幅杆上，其特征在于：包括以下步骤：

（1）用软件生成电极的三维实体模型，并将三维实体模型按一定厚度切片分层，转换成二维轮廓信息，获得各切片分层的形状参数；

（2）利用CO2激光器在氩气保护下采用同轴送粉的方式按照内侧切片分层的形状参数将Cu基SiC复合微粉烧结在振动的基板上，制得Cu基SiC复合沉积层，基板的振动方向与Cu基SiC复合微粉的沉积方向一致；超声振动功率为80W～100W，振幅为1～2um；所述Cu基SiC复合微粉的制备步骤如下：

a、化学镀铜：将SiC制成粒径为3～5um的微粒，对SiC微粒表面进行化学镀铜并干燥，制得SiC镀铜微粒；

b、制备熔液：将金属纯Cu加热至1150～1180℃，制得Cu熔液；

c、微粒植入：在漏斗中设置导管，导管的下端位于漏斗底部的漏嘴处、上端连通高压氮气源，导管还连通送料管，送料管的另一端连接均匀送料器；漏斗的底部设置送气装置，送气装置的出气口朝向漏嘴处；

将步骤b制得的Cu熔液倒入漏斗中，步骤a制得的SiC镀铜微粒加到均匀送料器中，同时开启高压氮气源、均匀送料器和送气装置，SiC镀铜微粒通过送料管均匀地进入导管，并在高压氮气源的风力下被吹出导管，Cu熔液包覆在SiC镀铜微粒的外周并一同从漏嘴漏下，被气体雾化成复合微粉；

d、筛选：步骤（3）制得的复合微粉过100～150目筛，取筛下部分；

（3）利用激光按照外侧切片分层的形状参数将Cu粉和石墨粉混合烧结在Cu基SiC复合沉积层上，Cu粉和石墨粉的质量比4:1～5:1。

优选的，步骤（2）中基板依次先用80#、200#和500#粒度的砂纸打磨，并用乙醇清洗，吹干。

优选的，步骤（2）中激光光束直径为1～2 mm，激光功率为3～4 KW，扫描速度为7～9 mm/s，同轴送粉量为6～8g/min。

优选的，步骤（3）中激光光束直径为1～2 mm，激光功率为4～6 KW，扫描速度为3～ 5 mm/s，同轴送粉量为6～8g/min。

优选的，步骤（3）中Cu粉直径为60～80um，石墨粉直径为60～80 um。

优选的，步骤（1）中切片厚度为 0.2～0.4 mm。

优选的，步骤（1）中所用软件为CAD。

优选的，步骤a的工作温度为80℃，化学镀铜时间为3小时。

优选的，步骤a中所用化学镀溶液由14～16质量分五水硫酸铜、25～32质量分甲醛和10～12质量分氢氧化钠溶于1000质量分水中制成，SiC微粒与化学镀溶液的质量比为 1:10。