[发明专利]一种颗粒增强金属基复合材料的加工方法及装置

说明书

本发明涉及一种颗粒增强金属基复合材料的加工方法及装置，将工件浸没于低浓度盐溶液中，并在工件周围施加磁场，在一个加工周期内交替对工件进行电火花加工和电解加工，利用电火花加工产生的高温去除工件基体和部分增强颗粒，利用电解加工去除电火花加工产生的重铸层，实现磁场辅助电火花‑电解复合加工，本发明的加工方法及装置结合了电解加工和电火花加工特点，有效提高了加工效率，改善了加工质量。

技术领域

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种颗粒增强金属基复合材料的加工方法及装置。

背景技术

金属基复合材料是以铝及其合金、钛、镁等金属材料为基体，以碳化硅、氧化铝、氮化铝等陶瓷颗粒或纤维为增强相，经由粉末冶金、搅拌铸造、压力铸造、喷射沉积等方法制备而成。它兼具金属的韧、塑性以及陶瓷的高强度、高弹性模量,具有比强度高、热稳定性好和线膨胀系数低等优良的物理力学性能，因而在航天航空、先进武器系统、新型汽车等领域具有广阔的应用前景。金属基复合材料是一种难加工材料，目前加工方法主要有传统切削磨削加工和电火花加工等特种加工方式。

电火花加工是在工件与电极间施加一定的脉冲电压，当电极向工件进给至某一距离时，两极间的绝缘工作液介质被击穿，局部产生火花放电，利用其产生的瞬时高温将电极对的表面材料熔化甚至汽化的加工方式，具有无机械力，不受材料硬度、强度影响的特点，可用于颗粒增强金属墓复合材料的孔、槽及切割加工。但其加工中会受到不导电的增强颗粒“屏蔽”的影响使去除率降低，同时工具电极损耗过快，且会在金属基体上产生热影响层，这些问题限制了它在颗粒增强金属基复合材料加工中的应用。

电解加工是特种加工技术中应用最广泛的技术之一，尤其适合于难加工材料、形状复杂或薄壁零件的加工。电解加工是利用电化学溶解蚀除的方式实现对零件成型加工的制造技术,相较电火花加工不会由于加工过程中所产生的热量而出现熔凝层、热影响区和热应力等加工缺陷,加工质量好，工具电极理论上无损耗，但电解加工只能加工导电材料，颗粒增强金属基复合材料的不导电的增强颗粒会妨碍电解加工。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种颗粒增强金属基复合材料的加工方法，结合了电火花加工和电解加工的特点，有效提高了加工效率，改善了加工质量，加工稳定性高。

本发明的另一个目的是提供一种颗粒增强金属基复合材料的加工装置，能够实现工件的电火花和电解的复合加工，控制精确，改善了加工质量，提高了加工稳定性。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种颗粒增强金属基复合材料的加工方法，将工件浸没于低浓度盐溶液中，并在工件周围施加磁场，在一个加工周期内交替对工件进行电火花加工和电解加工，利用电火花加工产生的高温去除工件基体和部分增强颗粒，利用电解加工去除电火花加工产生的重铸层。

通过对工件交替进行电火花加工和电解加工，结合了电火花加工和电解加工的优点，有效提高了加工效率，改善了加工质量，通过在工件周围设置磁场，促进电化学溶解去除基体材料的重铸层，同时驱使放电火花加工的放电通道由基体材料向增强颗粒转移，促进增强颗粒的去除，提高了加工的稳定性。

进一步的，所述磁场方向与电火花加工的放电通道相平行，提升加工精度和加工表面质量。

本发明还公开了一种颗粒增强金属基复合材料的加工装置，包括：

工具电极：与机床主轴连接，对工件进行加工。

直流脉冲电源：用于对工件和工具电极之间施加低压脉冲，对工件进行电解加工，正极用于与工件连接，负极用于与工具电极连接。

可控式RC脉冲电源：用于对工件和工具电极之间施加高压脉冲，对工件进行电火花加工，正极用于与工件连接，负极用于与工件电极连接。

磁铁组：用于设置在工件周围，对工件施加磁场。