[发明专利]一种基于光纤激光与电沉积同轴复合加工装置的加工方法

说明书

本发明涉及精密加工技术领域，具体提供了一种基于光纤激光与电沉积同轴复合加工装置的加工方法，其中，所述光纤激光与电沉积同轴复合加工装置包括：电源、基板、光源和光纤管电极，所述基板用于与所述电源的电源负极相连接；所述光纤管电极包括从内至外依次套接设置的金属管电极和所述中空光纤，所述金属管电极与所述电源的电源正极相连接，所述金属管电极内部设有电铸液流通通道；其中，加工装置利用光纤管电极同时将激光束与电铸液传输至基板表面，不仅很好地避免了激光束在传输过程中与电铸液接触而产生的损失，也有效地缩小了电铸液作用于基板的作用面积，因而有效地提高了定域性、成形精度、加工效率，以及成形件的致密度和性能。

技术领域

本发明涉及精密加工技术领域，具体而言，涉及一种基于光纤激光与电沉积同轴复合加工装置的加工方法。

背景技术

随着科技与材料的不断发展，使得零部件逐渐趋于微型化和集成化，尤其是金属微结构在电子封装元件、精密机械、航空航天和微机电系统等微型产品中起着越来越重要的作用，然而采用单一的机械加工或特种加工技术，难以实现微结构的精密制造。

近年来，增材制造技术(又称3D打印技术)因其适用材料范围广、节约成本、加工效率高及可制备复杂形状等特点受到了科学研究领域与工业应用领域人士的青睐，且在航空航天、汽车模具、医疗电子和国防装备等领域表现出独特的优势。

电沉积增材制造技术作为一种采用原子逐层沉积的理论而开发的增材制造技术，因其低温加工和可制备具有极低应力和少量缺陷的精密微结构特点，成为了金属微结构加工领域的研究热点。

喷射电沉积作为一类典型的无掩膜电沉积增材制造技术，其采用喷嘴代替固体阳极作为阳极工具，使得电铸液由喷嘴处冲击至阴极表面，并在阴极上选择性沉积金属。由于具有相对较高的电流密度，因而，与传统电沉积增材制造技术相比，其沉积速率较高。现有技术中，已有研究表明，采用激光的热、力和光效应可进一步提高喷射电沉积的速率，且由于高能量激光的存在，可制备致密性较高且性能较优的零部件。然而，在已开发的激光辅助喷射电沉积技术由于激光在电铸液内传输，因而损耗较大，且喷嘴仅在阴极上方工作，因而限制了其发展。

发明内容

本发明所要解决的问题是现有的激光辅助喷射电沉积技术由于激光在电铸液内传输导致损耗较大，且喷嘴仅在阴极上方工作，因而限制沉积效果。

为解决上述问题，本发明提出如下技术方案：

一种基于光纤激光与电沉积同轴复合加工装置的加工方法，其中，所述光纤激光与电沉积同轴复合加工装置包括：电源、基板、光源和光纤管电极，所述基板用于与所述电源的电源负极相连接；

所述光纤管电极包括从内至外依次套接设置的金属管电极和所述中空光纤，所述金属管电极与所述电源的电源正极相连接，所述金属管电极内部设有电铸液流通通道；

所述光源发出的激光束用于通过所述中空光纤导光，并聚焦于所述金属管电极的轴线上而与电铸液在所述基板上共同完成金属颗粒沉积，以形成沉积层；

所述加工方法包括如下步骤：

S1、将所述基板固定于机床上，并将所述基板与所述电源的电源负极相连形成阴极，将所述光纤管电极与所述电源的电源正极相连形成阳极，开启所述电源；

S2、使电铸液从供液槽进入所述光纤管电极的金属管电极内的电铸液流通通道中并流至所述基板上；

S3、使光源发出的激光束经过所述光纤管电极中的中空光纤，并在所述中空光纤的末端射出以照射至所述基板上，以使所述激光束与所述电铸液共同完成金属颗粒沉积，以形成沉积层。

本发明提供的一种基于光纤激光与电沉积同轴复合加工装置的加工方法，相较于现有技术，具有但不局限于以下有益效果：