一种用于放电加工的复合材料电极及其制造方法技术

一种用于放电加工的复合材料电极，含有一放电加工面，其特征在于：该放电加工面嵌有多个绝缘研磨粒子，该绝缘研磨粒子突出于该放电加工表面。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于一种放电加工领域，特别是涉及一种应用于放电加工的复合材料电极及其制造方法。
技术介绍
随着机械工业的进步，对于材料的要求也逐渐提高，因此机械组件的设计常要求使用具有高硬度、高强度、具有良好耐热性和耐蚀性的材料，以满足一些特殊场合和环境的使用需要，这种结果往往导致增加了组件加工的难度。放电加工(Electrical Discharge Machining)技术可适用于超硬合金以及模具钢等材料工件的加工，不仅可以有效地对硬质材料进行形状复杂的加工，更可实现精确的加工效果。为了达到更好的放电加工效果，以往对于放电加工技术的研发大多着眼于控制放电加工参数、加工液冲刷条件及放电加工机的电极件摇动方式，对于放电加工速度缓慢的现象始终未有显著的改进。欲增加放电加工速度的关键，在于能够在放电加工进行的同时，快速移除其加工凹痕周围所产生的隆起物。放电加工原理是利用电能转换成工件热能，使工件急速融熔的一种热性加工方法。换言之，在放电加工时，电极件是置于加工液中，由放电加工机的伺服机构向工件靠近，两者间的电场将随着距离的缩短而增加。直至接近到某一距离，电极件与工件间的绝缘将崩溃，在两者极微细的间隙中产生过渡电弧放电现象，随之而来的巨大能量将作用于工件，使其表面熔化而形成加工凹痕，大部分的熔融物质将在凹痕的周围表面凝固形成隆起物。同时，小部分的熔融物质则在接触到加工液时凝固形成金属粉末，而被受热产生膨胀压力的加工液带走离开工件表面，此被携走的量即为加工量，但由于电极件的端面为单纯的平面或曲面，所以需要增加加工时间先让电极件再次产生过渡电弧放电现象，去除加工凹痕周围的隆起物，再进行后续的放电加工，如此反复进行，直至加工完成所需的工件形状。由此可知，沉积于加工凹痕周围的隆起物为影响放电加工速度的症结。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供，能够在进行放电加工时，大幅度增加放电加工速度。采用上述结构的复合材料电极，由于在电极放电加工面镶嵌有突出的硬质绝缘研磨粒子，因此复合了放电加工和研磨的功能，在放电加工时可同步对于加工凹痕周围尚未凝固的隆起物加以研磨，由于研磨时隆起物尚未凝固因此可轻易将其去除，并快速的进行后续之放电加工。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种用于放电加工的复合材料电极，含有一放电加工面，其特点在于该放电加工面嵌有多个绝缘研磨粒子，该绝缘研磨粒子突出于该放电加工表面。上述的用于放电加工的复合材料电极，其特点在于，该绝缘研磨粒子的材料为氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅(SiC)及氧化铝(Al2O3)所组成的族群其中之一。上述的用于放电加工的复合材料电极，其特点在于，该绝缘研磨粒子的粒径可为10微米至1000微米。上述的用于放电加工的复合材料电极，其特点在于，该绝缘研磨粒子的表面披覆一金属薄层。为了更好地实现上述目的，本专利技术还提供了一种用于放电加工的复合材料电极的制造方法，其特点在于包含如下步骤提供一复合原料，由金属粉末与多个绝缘研磨粒子所混拌形成；将该复合原料压模成形；在抗氧化环境下烧结该复合原料以形成一复合材料电极基材；及腐蚀该复合材料电极基材的一放电加工面，使多个该绝缘研磨粒子突出于该放电加工面。上述的制造方法，其特点在于，该绝缘研磨粒子占总组成的10wt％至50wt％。上述的制造方法，其特点在于，该绝缘研磨粒子的材料为自氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅(SiC)及氧化铝(Al2O3)所组成的族群其中之一。上述的制造方法，其特点在于，该绝缘研磨粒子的粒径可为10微米至1000微米。上述的制造方法，其特点在于，在抗氧化环境下烧结该复合原料以形成一复合材料电极基材的步骤，是在充入氮气的气体保护环境下烧结该复合原料。上述的制造方法，其特点在于，该腐蚀该复合材料电极基材的一放电加工面的步骤，是借助一金属腐蚀液来进行该放电加工面的腐蚀。为了更好地了解本专利技术的目的、构造特征及其功能，下面配合附图进一步详细说明。附图说明图1为本专利技术第一实施例的放电加工示意图；图2为本专利技术第一实施例的制造流程示意图；图3为本专利技术第二实施例的圆板状电极示意图；图4为本专利技术应用实例的结构示意图；图5为金属粉末与绝缘研磨粒子不同混合比例的放电加工速度比较图；图6为含有未披覆金属层的绝缘研磨粒子之复合材料电极断面的扫描式电子显微镜照片；及图7为含有披覆金属层的绝缘研磨粒子之复合材料电极断面的扫描式电子显微镜照片。其中，附图标记100 放电加工机110 放电加工头电极旋转装置120 马达122 皮带130 复合材料电极131 绝缘研磨粒子140 加工槽141 加工液200 工件210 加工表面 具体实施例方式在图1中，本专利技术的第一实施例揭示了放电加工过程。其中，复合材料电极130呈圆管状，其放电加工面具有突出的绝缘研磨粒子131，在进行放电加工时，复合材料电极130通过放电加工机的伺服机构向加工表面210靠近，当接近至一微小间距时，复合材料电极130和加工表面210的绝缘将会崩溃而发生过渡电弧放电现象。随之而产生的能量将对加工表面210作用，使其熔化而形成加工凹痕，大部分的熔融物质将在凹痕的周围表面形成隆起物。同时利用复合材料电极130研磨加工表面，借助突出在放电加工面的绝缘研磨粒子131以去除其尚未凝结的隆起物。与现有技术的放电加工速度受限于加工液所能带走的金属粉末的量相比，该方法可大幅度增加放电加工的加工量。本专利技术更揭露应用于放电加工的复合材料电极的制造方法，请参考图2，其为本专利技术第一实施例的制造流程示意图，其制造方法包括如下步骤步骤310，首先提供金属粉末与绝缘研磨粒子，并进行混拌形成复合原料；步骤320，将复合原料压模成形；步骤330，在抗氧化环境下烧结此成形的复合原料以形成复合材料电极基材；步骤340，腐蚀复合材料电极基材之放电加工面，使绝缘研磨粒子突出于其表面，即完成复合材料电极的制作。其中，金属粉末应选择良导体，绝缘研磨粒子应选择高硬度和高熔点的材料，如氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、碳化硅(SiC)和氧化铝(Al2O3)等，借助其不导电、耐研磨和耐高温的特性，可以在研磨过程中承受隆起物未凝固的高温状态，并因绝缘特性而不会影响放电加工的特性。并且配合放电加工参数设定的不同，其绝缘研磨粒子的粒径可为10微米至1000微米，绝缘研磨粒子占总组成的10wt％至50wt％。此外，压模压力、烧结时间、烧结温度、腐蚀方法以及抗氧化环境需配合不同的原料来加以设定，如本专利技术第一实施例的金属粉选用铜粉末，绝缘研磨粒子选用氧化铝粒子。在原料混拌完成之后，以2000Kg/cm2的压模压力使其成形，再于充入氮气的气体保护环境下以摄氏780度烧结8小时，并以硝酸进行放电加工面的腐蚀。而适当的金属粉末与绝缘研磨粒子的混合比例更可有效提升放电加工的速度，请参考图5，其为金属粉末与绝缘研磨粒子不同混合比例的放电加工速度比较图。比较绝缘研磨粒子含量占总组成0wt％、10wt％、20wt％、30wt％、40wt％和50wt％对于模具钢的放电加工速度。如图5所示，当电极含有绝缘研磨粒子时，其加工速度与含量为0wt％的电极比较皆有所提升，特别是其含量为20wt％时，加工速度可增加为不含研本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：涂肇嘉，许坤明，
申请(专利权)人：涂肇嘉，许坤明，
类型：发明
国别省市：