[發(fā)明專利]一種電火花電極的激光3D打印制造方法

在審

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• 申請日: 2017-11-02
• 公開（公告）號: CN107891200A
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李福海;代明江;劉敏;陳興馳;馬文有;鄧暢光;張忠誠;黃健;朱暉朝;王昊
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東省新材料研究所
• 主分類號: B23H1/04
• 分類號: B23H1/04
• 代理公司: 廣東世紀專利事務(wù)所44216
• 代理人: 劉卉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電火花電極的制造方法，具體是涉及一種采用激光3D打印金屬基粉末，直接生產(chǎn)出可供電火花表面處理用電極的方法。

背景技術(shù)

電火花加工(EDM)技術(shù)是一種特種加工技術(shù)，幾乎可以加工具有任何硬度的導(dǎo)電金屬材料，具有很強的使用價值。其原理是利用工具電極與金屬工件之間脈沖性火花放電產(chǎn)生的電火花腐蝕現(xiàn)象來蝕除材料，以達到對工件的尺寸、形狀及表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。電火花加工與機械加工方式相比，具有無切力、工件加工精度高、不受材料硬度限制等方面的優(yōu)勢，在加工特殊性能材料和復(fù)雜表面及微細、微精、薄壁、低剛度等方面得到了廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了電火花沉積技術(shù)，它是通過電極材料種類和電源特性的改變，創(chuàng)造性地將電火花技術(shù)從材料去除技術(shù)擴展成為增材制造技術(shù)，極大擴展了電火花技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域。

電火花電極的制造，是電火花加工的關(guān)鍵技術(shù)，因為電火花加工的精度，在很大程度上取決于電極的制造精度。電火花加工用的電極的典型制造方法是車削和銑削，也有用數(shù)控方法來加工的；但是，對于內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜的電極，這些傳統(tǒng)的材料去除的方法往往很難達到要求，傳統(tǒng)的電極制造方法，是銑削、車削、數(shù)控加工等，對于具有復(fù)雜型面的的電極，用這些方法來加工，效率低，成本高，甚至根本無法加工。尤其針對電火花涂層技術(shù)使用的電極，傳統(tǒng)的方法更難實現(xiàn)。因為電火花沉積層針對不同使用工況有千差萬別的需求，比如耐熱、耐磨、減摩、導(dǎo)電、導(dǎo)熱等特性，這些特殊的有時材料很難制成塊體材料，或難以進行機械加工，雖然通過粉末冶金的方法可以實現(xiàn)某些材料電極的成型，但存在制作周期長、需要制造專用模具、成本高的問題，尤其針對材料成分多變、形狀復(fù)雜的電極，制作難度非常高。

中國專利200910098720.5“一種應(yīng)用于電火花加工的組合電極夾具”，公開了一種應(yīng)用于電火花加工的組合電極夾具，包括有電極固定裝置和電極，有與電極固定裝置連接固定的轉(zhuǎn)接板，電極固定連接在電極裝夾夾具上，電極裝夾具定位在轉(zhuǎn)接板上，在該轉(zhuǎn)接板的覆蓋范圍內(nèi)，且放電條件類似的電極可以掛在同一塊轉(zhuǎn)接板上同時加工，可大大提高加工效率和解決因某個電極出現(xiàn)異常或損耗可隨時拆裝，降低了成本縮短了制造周期。但由于多個電極需要繁瑣的調(diào)配工作，增加了工作量。

中國專利20091009076公開了一種適用于難加工材料內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)的電火花成型加工整體式工具電極,其涉及一種適用于難加工材料內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)的電火花成型加工整體式工具電極。針對航空、航天、汽車制造、高檔數(shù)控裝備等高科技領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用的高強度鋼等難加工材料內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu),根據(jù)電火花加工的工藝特性,提出了一種新型的電火花粗、精成型加工工具電極,并通過制作工藝保證工具電極的制造精度,用于電火花成型加工以實現(xiàn)難加工材料內(nèi)花鍵結(jié)構(gòu)的低成本、高效率、高精度加工。但其難點在于粗、精加工電極的制作，該專利并沒有具體提出電極的制造方法。

中國專利20091009076“一種鎢鎳銅合金及其制備方法”，涉及一種鎢鎳銅合金的制備方法，該方法采用處理工藝制取高密度蒿性能電火花加工用WCu電極材料。熱等靜壓處理使WCu電極性能有較大幅度的提高，鎢鎳銅合金的抗拉強度在650MPa以上，但該方法制備電極過程中需要多種工藝技術(shù)（冷等靜壓(CIP)成型→燒結(jié)→熔滲→熱等靜壓(HIP)），技術(shù)復(fù)雜，需要加工各種形狀的模具，制造周期長，成本高，生產(chǎn)的柔性差。

3D打印是一種先進的增材制造技術(shù)，其原理是將計算機設(shè)計出的三維模型分解成若干層的平面切片，然后把打印材料按切片圖形逐層疊加，最終堆積成完整的物體。激光3D打印技術(shù)突破了傳統(tǒng)的材料去除原理，摒棄了制造模具的限制，具有最大的個性化和柔性制造特征，其技術(shù)的本質(zhì)是采用激光微區(qū)冶金的原理，逐點、逐線、逐面地制造個性化的關(guān)鍵部件，能夠大量節(jié)約材料、人力和時間，是一種革命性的先進加工手段。

有人曾設(shè)想過采用3D打印技術(shù)制造電火花電極的方法：先將準(zhǔn)備好的電極零件的CAD數(shù)據(jù)，經(jīng)過分層軟件進行分層，然后用每層的二維數(shù)據(jù)信息，驅(qū)動激光束來掃描燒結(jié)預(yù)鋪的混有樹脂粘結(jié)劑的銅粉固化成相應(yīng)的一薄層材料，眾多的薄層材料依次逐層累加，成三維實體EDM電極，然后再進行燒結(jié)，去除電極中的樹脂粘結(jié)劑，最后進行滲銅處理。但因涉及的激光器功率不足，工序復(fù)雜，成本較高，電極精度低等的原因，還沒有試制成功。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對上述存在問題和不足，提供一種不需要模具，工序簡單，生產(chǎn)效率高，成本低，制造的電極能夠滿足電火花加工和電火花沉積技術(shù)的要求，電極結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度和尺寸不受限制的電火花電極激光3D打印制造方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：