[发明专利]叠层实体电火花熔融成形方法

说明书

叠层实体电火花熔融成形方法，属于增材制造领域。解决了现有的金属增材制造技术所成形的金属构件力学性能与精度无法兼顾的问题。首先，对所有层待熔融的片状形材进行预切割处理，调节工具电极与当前加工层片状形材间存在间距；对当前加工层的片状形材进行加热，使当前加工层的片状形材表面均匀的产生多个相互重叠的熔池，从而使当前加工层的片状形材与其下层的片状形材熔凝成形为一体；在当前加工层的片状形材上增加一层片状形材，重复上述熔融成形过程，直至堆叠的任意相邻两层的片状形材均熔凝成形为一体，从而完成对待加工成形的金属构件的加工。本发明主要用于对金属片状形材通过叠层制造的成形工艺对金属构件进行加工。

技术领域

本发明属于增材制造领域。

背景技术

随着工业的进步，以航空航天和医疗器械为代表的高精尖行业对复杂形状零件的精密制造提出了更高的要求。

增材制造是一种通过逐层累积的方式制造零件的加工方法，可以对结构复杂的构件进行高精度近净一体化成形，是对传统减材等材零件制造工艺的重要补充，在航空航天、医疗器械和摸具等工业领域具有很大的应用前景。

金属构件在工业领域有着较为广泛的应用，所以金属增材制造一直是学术界和工业界的重要研究领域。

目前，主要的金属增材制造方法包括激光选区熔化成形、激光工程净成形、电子束增材制造、电弧熔丝增材制造等制造技术，其加工过程是以激光、电子束或电弧为热源，对粉末或丝材进行逐点、逐层熔化成形。

现有金属增材制造技术都有各自的加工优势，但也有各自的局限性，不能兼顾满足工业界对低成本、高尺寸精度和表面质量以及优异力学性能构件的制造需求。这是金属增材制造技术至今不能在工业领域规模化应用的瓶颈问题。

其中，叠层实体快速成型是一种典型的增材制造成形工艺，通过热压机构将具有一定截面形状的片状材料逐层粘结起来，可实现形状复杂构件的成形，具有制件尺寸大、成形效率高、原材料便宜等优势，但是，其制造成形工艺所成形的金属构件同样存在力学性能差的问题。

发明内容

本发明是为了解决现有的金属增材制造技术所成形的金属构件力学性能与精度无法兼顾的问题，本发明提供了一种叠层实体电火花熔融成形方法。

叠层实体电火花熔融成形方法，该方法包括如下步骤：

步骤一、对所有层待熔融的片状形材进行预切割处理，其中，片状形材为箔材或带材；

步骤二、将待成形的片状形材堆叠在操作台上，使工具电极完全覆盖当前加工层片状形材，且工具电极与当前加工层片状形材间存在间距；

步骤三、实时调整工具电极与当前加工层的片状形材间的间距，并在工具电极与当前加工层的片状形材间施加连续的脉冲电压，利用工具电极和当前加工层的片状形材之间的绝缘介质在脉冲电压作用下被击穿，击穿后产生的火花放电通道作为热源，对当前加工层的片状形材进行加热，使当前加工层的片状形材表面均匀的产生多个相互重叠的熔池，从而使当前加工层的片状形材与其下层的片状形材熔凝成形为一体；

步骤四、在当前加工层的片状形材上增加一层片状形材，重复执行步骤三，直至堆叠的任意相邻两层的片状形材均熔凝成形为一体，从而完成对待加工成形的金属构件的加工。

优选的是，片状形材的材料由单种导电材料、多种导电材料混合、粘结的导电粉末或者导电材料与非导电材料组合的材料制成。

优选的是，步骤三中，连续的脉冲电压由脉冲电源提供，脉冲电源为RC驰张式脉冲电源、独立式晶体管脉冲电源或上述二种电源的组合。

优选的是，步骤一中、对所有层待熔融的片状形材进行预切割处理的具体过程为：