图24#试样三次烧结后的金相组织(未浸蚀) 75× 图34#试样熔渗后的金相组织(未浸蚀) 75×
1.3 粘结剂含量对试样收缩率的影响
表2为四种成分的试样经过后序两次烧结、熔渗的尺寸变化以及熔渗后的密度。
从表中可以看出，当混合粉末中环氧聚酯与还原铁粉的体积比高于1：5时，能够得到较好的烧结效果。5#试样中环氧聚酯含量过低，铁颗粒之间缺乏粘结剂，试样烧结强度低，在运输过程中容易碎裂。相反，1#试样中环氧聚酯含量过高，原型件中的铁粉颗粒完全被环氧聚酯包围，铁粉颗粒在粉末材料中形成孤岛，相互之间不发生接触。经过第一次烧结，原型件中的环氧聚酯挥发殆尽，铁粉颗粒相互之间由于不发生接触，很难发生晶体结合，致使原型件坍塌，无法形成“褐件”。所以，实际加工中，环氧聚酯与还原铁粉的体积比应在1：5到1：1之间。
表2 各组分试样经后后序两次烧结、熔渗的尺寸变化及最终密度
工艺
试样 |
第一次烧结 |
第二次烧结 |
熔渗铜 |
| 收缩率（%） |
密度（g/cm3） |
| 1# |
—— |
—— |
—— |
—— |
| 2# |
2.7 |
8.5 |
-1.4 |
8.10 |
| 3# |
2.1 |
7.6 |
-1.2 |
8.26 |
| 4# |
1.8 |
5.7 |
-1.0 |
8.38 |
| 5# |
—— |
—— |
—— |
—— |
从表中可以看出，当混合粉末中环氧聚酯与还原铁粉的体积比高于1：5时，能够得到较好的烧结效果。5#试样中环氧聚酯含量过低，铁颗粒之间缺乏粘结剂，试样烧结强度低，在运输过程中容易碎裂。相反，1#试样中环氧聚酯含量过高，原型件中的铁粉颗粒完全被环氧聚酯包围，铁粉颗粒在粉末材料中形成孤岛，相互之间不发生接触。经过第一次烧结，原型件中的环氧聚酯挥发殆尽，铁粉颗粒相互之间由于不发生接触，很难发生晶体结合，致使原型件坍塌，无法形成“褐件”。所以，实际加工中，环氧聚酯与还原铁粉的体积比应在1：5到1：1之间。
从表中还可以看出，当环氧聚酯与还原铁粉的体积较高时，原型件经过第一次、二次烧结，收缩率大，如果混粉不均匀的话，各个方向上的收缩率不同，易造成试样变形；同时，这种原型件经过第一次、二次烧结，内部易形成大而不均匀的孔洞，难以在熔渗后得到致密的零件。
本试验的铁粉颗粒经过了包衣处理，烧结过程中收缩均匀，混粉比例与烧结收缩率之间存在一定的规律。所以，实际加工中为确保零件的尺寸精度，可以通过计算机处理模型时对其进行缩放来补偿。
3 应用
通过SLS得到的“绿件”内部含有大量的环氧聚酯，导电性能，强度、硬度均较差，无法作为EDM （ElectroDischarge Machining）电极使用。但经过后序的两次烧结→熔渗处理后得到较为致密的铁铜二元金属零件，这种成分中铜占很大的比例（达65%）。而铜正是放电加工的主要材料，因此这种零件可作为EDM电极的主体，再附上必需的夹持机构后，可进行放电加工。
图4 不同组分的电极损耗
图4显示了不同组分的2#、3#、4#电极原型对电极损耗的影响。试验的放电加工参数：峰值电流密度为10A/cm 2 ；脉冲宽度为250μs。
从图4可以看出，4#电极的损耗要明显小于2#和3#电极。随着脉冲间隔的增大，2#电极损耗先减后增，3#电极的损耗先呈增大的趋势，200μs后基本保持不变，而4#电极则一直基本保持不变。这是因为2#和3#电极的密度大于4#电极的缘故。电极中不规则孔洞的存在，使得在放电过程中不能均匀放电，在孔洞部分，由于暴露出铁基材料，使此处的放电实质上是“钢打钢”，蚀除速度与其它部分不一致，造成电极表面破损，从而使得电极损耗增大。
试验结果表明，如果放电加工工艺参数选择适当的话，电极的体积损耗可达4%，接近纯铜电极的2%。
4 结论
1） 真空熔渗时，粘接金属的挥发损失使得熔渗效果很不理想。
2） 在普通烧结炉中通过两次烧结→熔渗后处理，即获得了高强度、致密的零件。
3） 金属粉末与环氧聚脂粘结剂应采用适当的比例混合，并且须经过包衣处理。实际加工中，环氧聚酯与还原铁粉的体积比应在1：5到1：1之间。
4） 经过两次烧结→熔渗处理后得到较为致密的铁铜二元金属零件，其中铜占很大的比例（达65%），可直接作为EDM电极的主体，进行放电加工。 2/3 首页 上一页 1 2 3 下一页 尾页 |
