特种加工复习2011

特种加工技术重点内容复习,第一章 概论 特种加工的特点：A.不是主要依靠机械能，而是主要用其他能量（如光、电、热、声、化学等）去除金属材料或增加材料 B.工具硬度可以低于被加工材料的硬度 C.加工过程中工具和工件之间不存在显著的机械切削力第二章 电火花加工 1、电火花加工的原理:是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。 2、电火花加工原理图：电火花加工一般都采用单向脉冲电源。,电火花加工原理示意图,1-脉冲电源 2-工件 3-自动进给调节装置 4-工具电极 5-工作液 6-过滤器 7-工作液泵,3、设备组成 （1）脉冲电源 （2）工件自动进给调节装置 （3）机床床身 （4）工作液循环系统4、电火花加工的必要条件：工具电极与工件被加工表面之间保证一定的间隙（几微米几百微米）；脉冲性放电（脉宽10-710-3s ）；一定绝缘性能的液体介质（ 103107cm ）。5、工作液的种类及作用：煤油、皂化液或去离子水等。 工作液三个作用:1) 有利于产生脉冲性的火花放电。2)液体介质把电火花加工过程中产生的金属碎屑、碳黑等电蚀产物从放电间隙中悬浮排除出去。3)对电极和工件表面有较好的冷却作用。,6、电火花加工特点： 适合于难切削材料的加工;可以加工特殊及复杂形状的零件。只能加工金属等导电材料;加工速度低;电极损耗影响加工精度。 在模具制造业广泛应用 常用电极材料有紫铜、石墨等。7、极性效应：极性效应由于正负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象称为极性效应。正极性加工、负极性加工。8、加工速度：单位时间内工件的电蚀量，也称生产率。mm3min 有效蚀除量 q=K WMft 9、电火花穿孔加工和型腔加工的电规准的选择原则。,第三章 电火花线切割加工1、线切割基本原理利用移动的细金属导线（0.080.2mm钼丝或铜丝0.120.3mm）作电极对工件进行脉冲火花放电，切割成型。正极性加工：钼丝（或铜丝）作工具阴极，工件为阳极。2、线切割机床分类：高速走丝线切割机床：810ms （快走丝）我国线切割机床常用型式。 低速走丝线切割机床：0.2ms （慢走丝 ）3、与电火花的区别：省掉了成型的工具电极 机床功率低，加工过程更复杂。4、设备组成 ：机床本体、脉冲电源、控制系统、工作液循环系统、机床附件。5、切割速度：单位时间内电极丝中心线在工件上切过的面积总和mm2/min,第四章 电化学加工1、基本概念：电化学反应：在阴、阳电极表面发生得失电子的化学反应电化学加工：利用这种电化学反应为基础对金属进行加工（包括镀覆）的方法2、电化学加工种类：利用电化学阳极溶解来进行加工，有电解加工、电解抛光；利用电化学阴极沉积涂覆进行加工，有电镀、涂镀、电铸；利用电化学加工其它加工方法电化学复合加工工艺。3、电解液：种类 ： 酸(HCl、H2S04)、碱(NaOH、NH4OH)、盐(NaCl、NaNO3）等作用： 作为导电介质传递电流； 在电场作用下进行电化学反应，使阳极溶解能顺利而有控制的进行； 及时地把加工间隙内产生的电解产物及热量带走，起更新与冷却作用。,4、电解加工：工件接阳极，工具接阴极，两极间加直流电压1024V,极间保持0.11mm间隙。在间隙处通以0.52MPa （550m/s高速流动）的电解液来实现电化学加工5、电解液可分为中性盐溶液，酸性溶液与碱性溶液三大类。6、电解加工的基本设备包括：直流电源、机床及电解液系统三大部分。 电解时工件接阳极，工具接阴极,7、法拉第电解定律，用公式表示， m= KIt V= It m、V电极上溶解或析出金属的质量(g)与体积(mm3) K被电解物质的质量电化学当量(g/A.h) -被电解物质的体积电化学当量(mm3/A.h) I电解电流(A) t电解时间(h) 电流效率8、电解磨削属于电化学机械加工，作为阴极的砂轮为导电砂轮。,1024V,0.52MPa,例题讲解： 某厂利用NaCl电解液加工一批碳钢零件,每个件的加工余量为22200 mm3,要求5min加工一个,求需用多大电流?若有一5000A容量的直流电源, 满负荷工作，电解时间为多少? 电流效率可 取1 解：由P90表4-5 知碳钢=133 mm3/A.h 电流效率 取1 V= It I = 22200*60/5*133*1=2000A; 需用2000A电流的直流电源通过计算，若有一5000A容量的直流电源, 满负荷工作，电解时间t=2min。,典型加工实例-叶片加工,叶片型面复杂，精度要求较高，加工批量大，电解加工效果好。加工方式有单面加工和双面加工。机床有立式和卧式两种。多用NaCl电解液混气加工。,电解加工整体叶轮已普遍应用，直接在轮坯上套料加工叶片（等截面），叶轮强度高，质量好，加工周期大大缩短。,9、电铸、涂镀及复合镀加工1）原理：利用电镀液中的金属正离子在电场的作用下，镀覆沉积到阴极上去的过程。2）、电铸的基本设备电铸槽 直流电源 搅拌和循环过滤系统 加热和冷却装置3）、电铸的主要工艺过程为：原模表面处理电铸至规定厚度衬背处理脱模清洗干燥成品,4）、涂镀加工涂镀又称刷镀或无槽电镀，是在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的新技术。涂镀加工的特点有：不需要镀槽涂镀液的种类、可涂镀的金属比槽镀多。选用更改方便，易于实现复合镀层，一套设备可镀积金、银、铜、铁、锡、镍、钨、铟等多种金属；镀层与基体金属的结合力比槽镀的牢固，涂镀速度比槽镀快(镀液中离子浓度高)，镀层厚薄可控性强。因工件与镀笔之间有相对运动，故一般都需要人工操作很难实现高效率的大批量、自动化生产。,涂镀技术主要的应用范围为：修复零件磨损表面，恢复尺寸和几何形状，实施超差品补救。例如各种轴、轴瓦、套类零件磨损后，以及加工中尺寸超差报废时，可用表面涂镀以恢复尺寸。填补零件表面上的划伤、凹坑、斑蚀、孔洞等缺陷，例如机床导轨、活塞液压缸、印刷电路板的修补。大型、复杂、单个小批工件的表面局部镀镍、铟、铬、锌、锡、钨、金、银等防腐层、耐腐层等，改善表面性能。例如各类塑料模具表面涂镀镍层后，很易抛光至Ra0.1m 甚至更佳的表面粗糙度。涂镀的基本设备及原理涂镀设备主要包括电源、镀笔、镀液及泵、回转台等。,第五章 激光加工 激光加工主要用于打孔、切割、电子器件的微调、焊接、热处理，以及激光存贮等领域。1、激光加工原理,2、激光加工的基本设备组成激光加工的基本设备包括激光器、电源、光学系统及机械系统等四大部分。激光器 是激光加工的重要设备，它把电能转变成光能，产生激光束。种类：固体激光器和气体激光器激光器电源 为激光器提供所需要的能量及控制功能。光学系统 将光束聚焦并能观察和调整焦点位置，以及加工位置在投影仪上显示等。机械系统 主要包括床身、能在三坐标范围内移动的工作台及机电控制系统等。随着电子技术的发展，许多单位已采用计算机来控制工作台的移动,实现激光加工的连续操作。激光加工技术的种类也越来越多，完善程度不同结构形式也不一样。,3、激光打孔影响激光打孔的主要因素 1）输出功率与照射时间激光的照射时间一般为几分之一秒到几毫秒。2）焦距与发散角为减小激光束的发散角，尽可能也采用短焦距物镜(20mm左右) 。3）焦点位置一般激光的实际焦点在工件的表面或略微低于工件表面为宜。,第六章 电子束和离子束加工 电子束加工主要用于打孔、焊接等热加工和电子束光刻化学加工。离子束加工则主要用于离子刻蚀、离子镀膜和离子注入等加工。都为精密微细加工方法,一、电子束加工1、电子束加工的特点电子束能够极其微细地聚焦，甚至能聚焦到0.1m。所以加工面积可以很小，是一种精密微细加工方法。电子束能量密度很高，使照射部分的温度超过材料的熔化和气化温度，去除材料主要靠瞬时蒸发，是一种非接触式加工。工件不受机械力作用，不产生宏观应力和变形。加工材料范围很广，对脆性、韧性、导体、非导体及半导体材料都可加工。电子束的能量密度高，因而加工生产率很高。例如，每秒钟可以在2.5mm后的钢板上钻50个直径为0.4mm的孔。可以通过磁场或电场对电子束的强度、位置、聚焦等进行直接控制，所以整个加工过程便于实现自动化。由于电子束加工是在真空中进行，因而污染少，加工表面不氧化，特别适用于加工易氧化的金属及合金材料，以及纯度要求极高的半导体材料。电子束加工需要一整套专用设备和真空系统，价格较贵，生产应用存一定局限性。,2、电子束加工装置主要由电子枪、真空系统、控制系统和电源等部分组成。3、应用领域电子束加工按其功率密度和能量注入时间的不同，可用于打孔、切割、蚀刻、焊接、热处理和光刻加工等。,二、 离子束加工离子束加工的物理基础是离子束射到材料表面时所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应。 1、离子束加工的特点由于离子束可以通过电子光学系统进行聚焦扫描，离子束轰击材料是逐层去除原子，离子束流密度及离子能量可以精确控制，所以离子刻蚀可以达到毫微米（0.001m）级的加工精度。离子镀膜可以控制在亚微米级精度，离子注入的深度和浓度也可极精确地控制。所以可以说，离子束加工是所有特种加工方法中最精密、最微细的加工方法，是当代毫微米加工技术的基础。由于离子束加工是在高真空中进行，所以污染少，特别适用于对易氧化的金属、合金材料和高纯度半导体材料的加工。离子束加工是靠离子轰击材料表面的原子来实现的，它是一种微观作用，宏