机设激光辅助电沉积毕业论文

激光辅助电沉积工艺设备的设计摘要电沉积技术是提高零件表面耐磨性和耐腐蚀性的重要途径。镍基合金及复合涂层兼具耐磨和耐蚀性能，用于解决化工、石油、电力等部门机械设备的腐蚀和磨损问题。可选材料。复合涂层是近年来电沉积领域的重点发展方向，但在常规电沉积复合涂层中加入第二硬质相，增加了材料的不均匀性，降低了其耐腐蚀性，同时提高了涂层的耐磨性。，这限制了复合涂层的应用范围。本设计主要介绍在一般电沉积工艺中加入激光辐射，利用激光的热效应和激光本身的光学效应来提高镀层质量，增加样品的耐腐蚀性和耐磨性。本次设计的主要内容是机械装置的设计、液压系统的设计和激光器的选型。在机械装置的设计中，框架起支撑作用；电机为动力源；夹头和顶部保证样品正常工作；螺旋机构是在样品直径不同时调节镀笔与样品之间的距离；搅拌系统将颗粒悬浮在浴槽中；联轴器和轴承等机械部件确保了运动的连续性和灵活性。在液压系统设计中，根据实验的情况和目的，选择并合理布置液压缸、液压泵、溢流阀和过滤器的型号。同时，通过对不同类型激光器的比较和实验工艺设备条件的分析，选择了二氧化碳激光器。总的来说，这种设计的基本实现结构简单，操作方便。关键词：电沉积、激光辅助、工艺设置、涂层

目录前言1第1章引言3§1.1刷镀3§1.1.1刷镀技术的原理和特点3§1.1.2。涂层的形成与结构4§1.1.3。_刷镀技术的开发与应用5§1.2激光增强电沉积机制7§1.3激光辅助电沉积7§1.3.1普通刷镀技术的局限性7§1.3.2激光电沉积技术的特点及应用前景9第二章装置原理图设计12§2.1激光辅助电沉积系统组成12§2.2激光辅助电沉积装置12第三章机械装置的总体设计14§3.1锻炼计划14§3.2机械装置的设计14§3.2.1电机选择14§3.2.2螺丝座滑动系统15§3.2.3搅拌系统16§3.3激光器的选择16§3.3.1激光加工设备的组成16§3.3.2激光器的分类和选择17§3.4液压系统零件的选择17§3.4.1液压泵17§3.4.2液压缸18§3.4.3安全阀18§3.4.4过滤器18第4章结论20参考文献22至23前言随着科学技术的进步。对各种材料的性能要求越来越高，有时单一的技术手段无法满足现代工业和科技对材料制备和材料性能的要求。取长补短的手段相结合，是材料制备发展的新方向。激光是1960年代的重大科技成果之一。激光束的英文名称是LaserBeam，而laser：是光放大的缩写，是通过模拟发射辐射。意思是受激发射的光放大。激光具有能量密度高、易传输、作用时间短等特点，几乎被各种表面技术所采用。当用激光照射材料时，其光能被材料表面吸收并转化为热能。激光束对材料的作用如下：它以光束的形式作用于金属表面，是一种无机械应力的非接触效应，因为激光的加热和冷却速度快。作用层浅，热应力极小，工件变形小；材料表面的温度可以瞬间上升到相变点，熔点甚至高于沸点，并产生一系列物理或化学现象：激光束的加热面积可根据需要任意选择，可控性好。近十年来，激光技术在工业中的应用发展迅速，已成功应用于汽车、冶金、纺织、机械、电力、电子等行业。激光电镀技术可以实现较高的沉积速度和更好的涂层与基体的结合状态，因为在激光照射过程中阴极被镀几片时，阴极对激光能量的吸收导致金属与基体之间的界面。电镀液。离子温度的局部升高产生以下两个主要影响：（1）温度升高，电荷转移率增加；(2)已吸收能量的金属离子在阴极放电中变为原来的f的速率增加：(3)热梯度电镀液体中发生强烈的微搅拌，大功率激光也使电镀液部分沸腾，这显着增加了传质速率，从而增加了沉积速率。因此，在电沉积过程中加入激光可以加速电子转移，降低反应活化能，降低过电位，提高沉积速率，使沉积物更加规则致密，颗粒和枝晶变小，密度和密度增加。涂层的光滑度得到改善。同时，由于激光的热效应，可以使基体表面与涂层熔合，大大提高涂层与基体的结合力。可见，激光技术与电沉积技术相结合，可以很大程度上解决传统刷镀技术存在的问题。激光电镀技术可以实现高沉积速度并产生高结合强度。较厚的镀层可以大大提高电沉积的工作效率，提高镀层与基材的结合强度，使镀层可以应用在更广泛或更恶劣的工作条件下。激光技术为电沉积技术注入了新的活力，必将给电沉积技术带来更大的发展前景。通过大量的实验和理论探索发现，在激光的强化作用下，镀液的沉积速度大大加快，制备的镀层粗糙度降低，其零件晶粒尺寸变小，密度增加，可提高镀液浓度。改善了纳米微粒的沉积速度和颗粒的分布状态，大大提高了改善颗粒的效果。激光辅助电沉积技术主要具有以下特点：1）沉积速率高。它可以获得比传统电镀高数千倍的电镀速度。结合溶液喷涂，镀金速度可达30um/s以上；2)沉积过程中的高区域选择性。熔敷金属线宽度可达1-2um，可实现微区局部电镀和零件精准修复；3）涂层与基材之间有一定的相互扩散，提高了结合力。基材与涂层之间存在“互熔层”，增强了涂层与基材之间的结合力。产生这种过渡层的原因是激光照射引起的涂层与基材表面之间的相互扩散。此外，激光照射使电沉积金属晶粒的聚集体直径更小，使镀层更致密，提高镀层质量；1）对镀层核的生长有一定的定向性。2）易于与现代信息技术和控制技术相结合，可实现沉积过程的自动化。例如，通过计算机控制激光束的扫描轨迹，可以准确电镀出预期的各种电路图案；3）可在常温下工作，条件温和，工艺简化，节省大量贵金属。第一章介绍§1.1刷镀§1.1.1刷镀技术的原理和特点刷镀技术是金属表面工程中的重要技术之一，属于表面涂层技术。修复、金属和非金属表面装饰等，刷镀技术起着极其重要的作用。它采用专用直流电源作为能源，通过浸入镀液中的镀笔在被镀件表面的相对运动，将镀液中的金属离子排出并在表面结晶待镀的零件以形成所需的涂层。基本原理示意图如图1.1所示。在刷镀过程中，镀笔在刷镀过程中作为阳极连接到电源停止；被镀工件的负极接电源为刷镀时的阴极：镀笔前端采用高纯精细石墨块为阳极材料，包墨块采用纯棉和耐磨涤棉套储存镀液，防止阳极直接接触零件产生电弧，提高镀笔的连续工作时间。当浸入镀液中的镀笔以一定的相对速度和适当的压力在工件表面移动时，镀液中的金属离子由于电场力的作用扩散到工件表面。电镀笔与工件的接触部分。在表面获得电子后，被还原为金属原子，这些金属原子沉积并结晶形成涂层。图1.1刷镀原理示意图刷镀技术的基本原理可用下式表示：+ne——→式中——金属正离子；n——金属的化合价；e-电子；-金属原子。刷镀的形成与槽镀基本相同，但与槽镀有很多不同的特点：1）、设备简单，携带方便，操作灵活方便；2）电刷电镀时，镀笔与工件始终保持一定的相对运动速度。涂层的形成是一个间歇的结晶过程。笔的运动限制了晶粒的生长和排列，使镀层中存在大量的超细晶粒和极高密度的位错，促进了镀层的强化；3）使用比槽镀大几倍到几十倍的电流密度，仍能得到均匀、致密、结合良好的镀层，镀层速度比槽镀快5-50倍。4）刷镀液多为金属-有机络合物水溶液，金属离子含量高，镀液稳定性好，环境污染小。配备脱脂除锈专用电解液，表面预处理效果好，镀层质量高，结合强度高。5）电镀液种类多，应用范围广。目前已有100多种不同用途的电镀液，适合各行业的不同需求。因此，刷镀技术已广泛应用于飞机、船舶、机车、机床、模具、印刷机械和矿山机械的修理中，发挥了突出的实用价值。§1.1.2.涂层的形成和结构金属离子在阴极上被还原成金属原子，涂层的形成包括以下步骤：(])离子或其络合物离子向阴极表面或附近迁移。（2）金属离子在阴极脱水，与阴极上的电子反应成为中性点（分子或原子）(3)原子在晶格中的分布和排列，即原子核的形成和生长。金属离子放电到阴极表面的中性点后，并不直接进入晶格，而是沿晶面进行不规则的热运动。在运动过程中，可能会遇到许多相同的粒子，这些粒子会聚集成核并沉积在阴极表面。当粒径小于某个临界值时，会不稳定，会自动分解恢复原状；当粒径大于某个临界值时，晶粒可以继续长成晶粒，每个晶体的粒子相互连接，长成一块，形成涂层。在电沉积无机硬质颗粒以增强复合涂层工艺的过程中，意大利人N.Gugliemi提出了无机颗粒共沉积理论。他认为，悬浮在镀液中的非导电颗粒是通过两个连续的吸附步骤共同沉积的。第一步，粒子被带电粒子和溶剂包覆，在阴极致密层外侧形成弱吸附。这种吸附过程是可逆的，其本质是物理吸附；第二步，在界面电场的作用下，颗粒的表层被去除，部分颗粒进入致密层与电极接触，形成依赖电场的强吸附。这个过程是不可逆的，其本质是化学吸附，然后生长出强吸附的粒子。掩埋。最后，形成复合涂层。§1.1.3。刷镀技术的发展与应用刷镀技术的雏形出现在电镀史上很早，可以追溯到1899年，当时人们用一块布和棉球将阳极包裹起来，以弥补电镀过程中的缺陷产品。将阴极擦在待修复工件上，使工件得以修复。因为当时电镀所用的阳极是用布和棉包起来的，所以人们称之为“卫生棉电镀”。当时只是对开槽电镀技术的补充，是一种独立的特殊技术。在法国巴黎，人们使用刷镀技术用了大约40年。欧洲于1947年开始大量应用该技术，北美于1954年开始研究应用该技术。随后近十年，一些电刷电镀的专用工具和专用电镀液相继在法国获得专利，美国和英国。例如，1965年美国出现了“Selectron工艺”，1965年法国出现了“达利奇工艺”。然后。英国、瑞卡、千联、日本先后开发了这项技术171。1979年春，我国开始从美国引进刷镀技术，国家经委决定将该技术作为“六五”期间重点推广项目之一，“七五”期间将继续被列为国家重点。推广项目之一。在人数的应用和推广过程中，刷镀技术取得了显着的经济效益。该成果于1984年11月获得国家科技进步一等奖。今天，不到20年的时间，我国在开发电镀新品种、开发刷子应用新领域等方面取得了丰硕的成果。电镀技术和刷镀理论。现代科学和工业技术的发展对材料的表面性能提出了各种要求，单一的金属涂层已不能满足各种特殊表面性能的要求。因此，近年来各种合金的电沉积研究和应用越来越受到人们的重视，成为一个非常活跃的领域。关于合金电镀工作的介绍，A.Brenne：合金的电沉积。总结1960年以前的研究成果。之后，Akrohn发表了总结到1970年的文章。RDSrirastava等人的文章。收集了截至1974年发表的单子合金文献。此外，还有VAVekin""1、PMVyacheslavov'"1、FALowemheim""等，E.Raub和KurachiSano等人的著作和总结文章。涂料具有单一金属所不具备的一些性能，近年来广泛应用于现代工业和科技的各个领域，包括电子设备、计算机、通讯设备、航空、汽车、机械等。主要分为：（1）装饰性和保护性合金涂层，主要有近年来开发的Cu-Sn涂层、Sn-NiZn-Ni涂层、Ni-Fe涂层和Ni-P非晶结构涂层：（2）磁性合金涂层，主要是镍铁和镍钴涂层；（3）电子电气元件用合金镀层，主要是Pb-Sn和Pb-Ni合金镀层；(4)耐磨减摩合金涂层，主要是Ni-Co。Ni-W、Ni-W-Co、Ni-P等合金镀层，其中，由于Ni-WC。该合金沉积速度快，镀层应力小，可以获得较厚的高硬度镀层，广泛用于要求高耐磨性的场合，具有替代Ni-Co和Ni-W合金的潜力。近年来，为了进一步提高镀层的性能，电镀技术从二元合金、三元合金向电镀复合材料发展。电沉积复合材料是将粉末状的第二相材料悬浮在常规镀液中，在整个电沉积过程中通过搅拌使颗粒保持悬浮状态。该复合涂层具有良好的综合性能。是目前电沉积发展的一个重要方向。自1949年美国A.Simos获得第一个复合镀层专利以来，复合镀层有了很大的发展。复合第二相由无机向有机发展，基体由单质金属向多元合金发展。复合电镀的工艺手段和方法也不断改进。1985年4月17日至19日，在英国金属涂料学会60周年会议上。福斯特等人。提出了引人注目的“微粒共沉积多合金涂层”、11"loCAAddisonl"'、R.Narayan""1、M.Thoma1"1和E.CledwardlN"等。镍基、C.基、Fe基、Cu基和A1203.WC、SiC、Crz03等颗粒复合镀层。Raj、Narayan”，总结了近年来复合电沉积的研究工作，指出：当硬质颗粒分散时磨损最大可以在坚硬耐磨的基体中获得阻力。Ni-SiC复合涂层的显微硬度是纯Ni涂层的1.5-2倍，并且随着复合涂层中Al含量的增加而增加。AI2O3颗粒的存在可以增加涂层的屈服强度和拉伸强度。近年来，国外大力发展以高硬度、高强度为基体金属的复合涂层。在美国、西德、日本等国家，电沉积Ni-SiC复合涂层或化学镀Ni-P-SiC。Ni-BN复合涂层用于铝合金。气缸达到每年400万台。复合电镀和复合刷镀技术在我国起步较晚。1992年，先华、家军在《磨损》中报告了刷镀Ni-P-MOS2减摩复合材料的研究成果。1993年，吴玉成采用刷镀技术制备Al2O3复合镀层，研究了刷镀液中复合相浓度和搅拌方式对复合共沉积量的影响。随后几年，关于复合刷镀的研究报道日益增多，已成为当前电沉积领域中非常活跃的一部分。而且，目前对复合涂层性能的研究不再局限于简单的耐磨或减摩。金惠明、董伟在《表面技术》中报道了碱性化学镀Ni-P/CeO：复合镀层的耐腐蚀性能，结果表明：CeO2颗粒改善了镀层的微观结构，在腐蚀过程。稀土元素的作用得到释放，涂层的耐腐蚀性能得到提高。§1.2激光增强电沉积机制激光是1960年代出现的主要科学技术之一。被誉为“万能加工工具”和“未来制造系统的通用加工方法”。具有能量密度高、易传输的特点。应用。目前，激光技术与表面技术相结合开发的一系列新型表面工程技术正日益显示出其独特性和巨大潜力。§1.3激光辅助电沉积§1.3.1普通刷镀技术的局限性虽然刷镀技术已广泛应用于机械、电子、航空、化工等行业产品的修复、保护和装饰，但电镀技术与其他表面技术相比存在一定的局限性：刷镀技术制备的涂层厚度较薄，应力沉积速度较慢，工作效率低；涂层与基材的结合强度有时不能满足机械零件的工作要求。(1)在镀层形成过程中，Hoar和Arrowsmith认为，在金属电沉积过程中，表面原子始终处于不平衡状态，沉积层表面存在应力。这种表面应力只能延伸到2A镀层表面的深度，而这种表面力会从原来的表层传递到新沉积的层，使原来的表面达到平衡。当沉积速率很高时，这种新的平衡并没有建立起来，使部分表面力“冻结”并固定，在表面形成空位，随着厚度的增加，垂直于表面的空化线基体形成，这种现象导致位错的产生，位错边缘沿孔取向，因此涂层表现出应力。随着涂层厚度的增加，应力积累增加，导致涂层产生微裂纹。因此，刷镀层通常比较薄，一般小于0.30mm(2)沉积速度慢，而且对于特定的镀液，只能在一定的温度和电压范围内进行沉积。刷镀电压是刷镀工艺中的一个重要工艺参数。它在很大程度上影响镀液的沉积速率。当刷镀电压选择高时，对应的刷镀电流就高。镀层之间产生的热量增加，容易导致镀层变干。这种情况下刷镀会造成镀液大量浪费，阳极烧损严重，包覆材料与石墨阳极界面处的阳极泥较多，在阳极表面形成硬壳，影响导电性。的石墨阳极。电效率低，镀层粗糙发黑，过热脱落。当刷涂电压太小时。如果沉积速度太慢，工厂的效率就会降低，涂层的质量也会下降。因此，为了获得更优质的镀层，应根据每种镀液确定的电压范围选择最佳值。由于刷镀电压直接影响镀液的沉积速度，对于特定的镀液，其沉积速度只能限制在一定范围内：镀笔与工件的相对运动速度也应根据电镀液的性能。当镀笔与工件的相对运动速度过慢时，阳极与工件表面的接触部分产生大量热量，镀层易变黑，局部还原时间长，涂层晶粒长大过快，组织粗大。如果镀液供应不足，刷镀表面会局部耗尽离子，从而使镀层结构松动。如果相对运动速度过快，电流效率和沉积速度都会降低。形成的涂层虽然致密，但应力大，容易脱落。而对于每一种镀液，都有一个最关键的相对运动速度，超过这个速度，就根本不会形成镀层。因为每个金属离子在阴极上被还原到中性点，然后与同类型的粒子聚集生长，所以要经过一个需要一定时间的过程。它会自动恢复到原始状态，因此不会成核、生长或形成涂层。对于特定的镀液，为了达到一定的工作效率，镀笔与工件的相对运动速度有一个最佳范围，因此镀层中的晶粒度也被限制在一定范围内，无法进一步细化.(3)在刷镀过程中，镀层金属与母材的结合主要有三种形式：机械镶嵌产生的结合；物理接触产生的结合；由电化学行为产生的键合。主要作用是电化学键合，即电镀液中的金属离子通过电化学反应还原为金属原子。金属键合发生在基板上。由于涂层与基体的体表结构不同，结合强度受界面结合状态、材料种类等因素的影响。刷镀技术的这些特点限制了镀层质量的进一步提高。为了获得更高性能的镀层，刷镀技术需要进一步发展，以突破原有技术的局限。§1.3.2激光辅助电沉积技术的特点及应用前景随着科学技术的进步。对各种材料的性能要求越来越高，有时单一的技术手段无法满足现代工业和科技对材料制备和材料性能的要求。取长补短的手段相结合，是材料制备发展的新方向。激光是1960年代的重大科技成果之一。激光束的英文名称是LaserBeam，而laser：是光放大的缩写，是通过模拟发射辐射。意思是受激发射的光放大。激光具有能量密度高、易传输、作用时间短等特点，几乎被各种表面技术所采用。当用激光照射材料时，其光能被材料表面吸收并转化为热能。激光束对材料的作用如下：它以光束的形式作用于金属表面，是一种无机械应力的非接触效应，因为激光的加热和冷却速度快。作用层浅，热应力极小，工件变形小；材料表面的温度可以瞬间上升到相变点，熔点甚至高于沸点，并产生一系列物理或化学现象：激光束的加热面积可根据需要任意选择，可控性好。近十年来，激光技术在工业中的应用发展迅速，已成功应用于汽车、冶金、纺织、机械、电力、电子等行业。目前，激光技术与表面技术相结合开发的一系列新型表面工程技术正日益显示出其独特性和巨大的发展潜力。1970年代后期，Gutfeldl“首先报道了激光照射在阴极的某一点上会引起局部电流密度急剧增加的实验事实。IBM首先将激光应用于电镀操作，激光电镀和激光化学镀在一些行业已经开始应用，所谓激光镀技术就是利用激光的热效应或光效应来增强或激发电镀或化学镀工艺，从而实现新的在金属、半导体或绝缘体基板上不加掩膜的微区域金属电镀技术。自1978年IBM首次研究Ar+激光增强Ni.Au.Cu电沉积工艺以来，这项研究就引起了人们的兴趣和关注。，而美国、德国、日本等国相继开展研究，获得多项专利，其中有甚至转化为实用的生产技术。与传统电镀技术相比，激光电镀技术具有以下特点：(1)高度选择性。金属可以在微区进行局部电镀，金属线的宽度可以达到2μm。(2)广泛的适应性。激光电镀不仅可以在金属（A1.Fe、W、Wo）上进行，还可以在各种扁平导体（Si.GaAs.InP）甚至绝缘体（瓷、玻璃陶瓷、聚邻苯二甲酰亚胺、聚四氟乙烯）Au上进行。银，钯。Ni.Cu等直接镀在乙烯）基板上。(3)高速沉积。激光诱导沉积速率大大提高，比传统电镀高出数千倍。例如电镀金时，与溅射相结合，Au沉积速率可达30um/s。(4)可实现微机控制。利用计算机控制激光束的扫描轨迹，可以得到各种预期的电路图案。激光电镀技术可以实现较高的沉积速度和更好的涂层与基材之间的结合状态，因为在电沉积过程中激光照射阴极时，它被电镀。当激光能量被阴极吸收后，金属与镀液界面的温度局部升高，产生以下两个主要影响：（1）温度升高，电荷转移率增加；(2)吸收能量的金属离子为阴极放电变为原来的f的速率增加：(3)热梯度镀液有强烈的微搅拌作用，大功率激光也使镀液部分沸腾，这显着增加了传质速率，从而增加了沉积速率。因此，在电沉积过程中加入激光可以加速电子转移，降低反应活化能，降低过电位，提高沉积速率，使沉积物更加规则致密，颗粒和枝晶变小，密度和密度增加。涂层的光滑度得到改善。同时，由于激光的热效应，可以使基体表面与涂层熔合，大大提高涂层与基体的结合力。可见，激光技术与电沉积技术相结合，可以在很大程度上解决传统刷镀技术存在的问题。提高电沉积的工作效率，提高镀层与基材的结合强度，使镀层能够应用于更广泛或更恶劣的工作条件。激光技术为电沉积技术注入了新的活力，必将给电沉积技术带来更大的发展前景。(5)涂层与基材之间有一定的相互扩散，结合力优于一般方法。激光电镀技术可以实现较高的沉积速度和更好的涂层与基体的结合状态，因为在激光照射过程中阴极被镀几片时，阴极对激光能量的吸收导致金属与基体之间的界面。电镀液。离子温度的局部升高产生以下两个主要影响：（1）温度升高，电荷转移率增加；(2)已吸收能量的金属离子在阴极放电中变为原来的f的速率增加：(3)热梯度电镀液体中发生强烈的微搅拌，大功率激光也使电镀液部分沸腾，这显着增加了传质速率，从而增加了沉积速率。因此，在电沉积过程中加入激光可以加速电子转移，降低反应活化能，降低过电位，提高沉积速率，使沉积物更加规则致密，颗粒和枝晶变小，密度和密度增加。涂层的光滑度得到改善。同时，由于激光的热效应，可以使基体表面与涂层熔合，大大提高涂层与基体的结合力。可见，激光技术与电沉积技术相结合，可以在很大程度上解决传统刷镀技术存在的问题。提高电沉积的工作效率，提高镀层与基材的结合强度，使镀层能够应用于更广泛或更恶劣的工作条件。激光技术为电沉积技术注入了新的活力，必将给电沉积技术带来更大的发展前景。第二章装置方案设计§2.1激光辅助电沉积系统的组成1激光系统激光是激光系统的核心。它通常包括三个要素：工作物质、光学谐振腔和激发源。根据工作物质的不同，激光器可分为固体激光器、气体激光器、液体激光器、半导体激光器、化学激光器和准分子激光器。在激光增强电沉积中，通常使用固态激光器和气体激光器。波长范围从可见光到近红外，功率范围从几瓦到几百瓦。固态激光器具有体积小、辅助器件简单的特点，功率可以满足强化电沉积的要求。一般有红宝石激光器、记忆铝石榴石激光器（波长532nm）等。2电沉积系统包括电源、镀笔等。其中，光液镀笔需要使激光与镀液保持良好的同步。3机械系统主要用于调整被镀工件与电沉积系统的相对位置。4控制系统与机械系统一起，通过各种传感器和自动控制单元实现精确的局部沉积。§2.2激光辅助电沉积装置根据激光的作用方式、镀液和被镀表面，增强型电沉积装置有直接激光型和激光透射型两种。直接激光型是将激光直接引导到电沉积表面，如图4.2所示。激光透射型是将激光照射到阴极背面或激光通过透射镀液到达待镀工件表面。一般多采用直接式，仅在镀液系统对所用激光的波长没有明显吸收时才使用透射式。图2-2激光直接电沉积装置第三章设备总体设计§3.1锻炼计划该装置的原理图见第2章。当试样直径不同时，采用螺旋机构调节电镀笔与试样之间的距离，以保证电镀笔与试样之间有适当的间隙。样本。整个螺旋机构在电镀过程中从试样的一端移动到另一端，其移动速度低，有利于保证镀层的完整性。样品一端用自定心卡盘夹持，另一端用顶部支撑，低速旋转。速度快的话，喷出的镀液不易吸附在试样表面。同时，形成的涂层的厚度和均匀性较差。为保证镀层的厚度和均匀性，试样的转速不宜过高。电镀液通过溢流阀和过滤器后，由液压泵喷到试样表面。安全阀用于防止系统压力；过载并保持系统压力恒定。过滤器可以去除液压油中的污染物，保持油的清洁度，并确保系统部件的可靠性。这确保了电镀溶液顺利地喷洒在样品表面上。搅拌装置的加入是为了促进复合镀液中第二相硬质颗粒的均匀分布。搅拌棒下面是一块平板，上面有很多小孔。均匀悬浮在镀液中。整个机械系统的设计应基于以上原理分析。§3.2机械装置的设计：§3.2.1电动机的选择1)型号电机的选型包括选型、结构型式、容量（功率）和转速，并确定首先是驱动小滑轮旋转和样品旋转的电机。皮带轮的作用是在降低一定的传动比后，让大皮带轮带动搅拌系统的运动。由于搅拌棒的转速不能太高，所以这里的电机转速也不能太高，从上面的分析可以看出，样品的转速不能太高。第二电动机用于驱动液压泵，该液压泵用于向液压缸供油。第三个电机还用于驱动液压泵，用于将电镀液输送到样品中。2)容量选择电动机的容量是合理确定电动机的额定功率。在确定电动机的功率时，应考虑三个因素：电动机的发热、过载能力和启动能力。一般情况下，电机的容量主要由机芯的发热情况决定，而电机发热与其工作状态有关。从三台电机的工作情况可以看出，电机发热不是很明显，一般功率就足够了。§3.2.2螺丝座滑动系统：从本设计的示意图（图1.1）可以看出，样品在弹性自定心卡盘和顶部的作用下旋转。整个系统运行过程中，镀笔从试样的一端缓慢移动到另一端，即整个螺杆机构必须从试样的一端移动到另一端，如图3.1所示。图3.1螺杆滑动系统示意图螺钉通过底座与滑块连接，与激光器保持相对静止。液压缸提供动力推动滑块，带动螺杆座、螺杆和激光整体左右滑动。涂层笔的头部留有一个小孔，使激光产生的激光可以直接照射到工件表面。同时，在电镀笔头和工件之间喷射镀液的喷头也需要一起移动，所以喷头可以与螺丝座或滑块固定连接，通过软管连接。这样，喷嘴喷出的镀液和激光器发出的激光能量就可以始终保持在电镀笔头和工件之间，从而保证电镀质量。§3.2.3搅拌系统搅拌系统的主要作用是保持镀液在镀液中的均匀性，并尽量避免由此引起的镀层不均匀等表面缺陷。因此，可以选择曲柄滑块机构的一种变体，曲柄滑块机构，其运动图如图3.2所示。图3.2搅拌系统运动示意图从而设计出搅拌系统的装配图，具体方案如下：电机的输出轴一端与联轴器连接，另一端与小皮带轮连接，由电机带动旋转。这样，通过皮带轮，将动力传递给大皮带轮。大皮带轮与轴固定连接，带动轴转动。轴和偏心盘用键连接形成曲柄。滑块。中间连接连杆形成曲柄滑块机构，使轴的旋转运动转化为搅拌杆的直线往复运动。单根光杆难以起到搅拌作用，可以在浸入镀液的搅拌杆末端焊接一块带有许多小孔的板，以增加搅拌效果。由于电镀槽的面积大，在轴的每一端都安装了这样的搅拌装置。为保证镀槽内镀液的振动比较平稳，电机与轴之间应选择较大的传动比。这里我设计了一个传动比为i=3的皮带传动，即大带轮、轴和偏心圆。碟片的转速都是电机转速的1/3，选用的微电机转速也更低。§3.3激光选择§3.3.1激光加工设备的组成激光加工的基础设备包括激光器、电源、光学系统和机械系统四大部分。激光——是激光加工的重要设备，将电能转化为光能。激光电源——为激光器提供所需的电源和控制功能。光学系统——包括激光聚焦系统和观察瞄准系统，后者观察和调整激光束的检查焦点位置，并在投影仪上显示加工位置。机械系统——主要包括床身、可绕三坐标移动的工作台和机电控制系统§3.3.2激光器的分类和选择目前的激光器根据活性介质的种类可分为固态激光器和气体激光器。按其工作方式大致可分为连续激光和脉冲激光。气体激光器通常使用点激发。因其效率高、寿命长、连续输出功率大，广泛应用于切割、焊接、热处理等加工。材料加工中常用的气体激光器有二氧化碳激光器、氩离子激光器等。二氧化碳激光器是以二氧化碳气体为工作介质的分子激光器。连续输出功率可达10000瓦。是目前连续输出功率最高的气体激光器。它发出的谱线在10.6um附近的红外区，输出最强的激光。波长为10.6um。二氧化碳激光器的效率可以高达20%以上，因为二氧化碳激光器的工作能级寿命比较长，大约10~10s。工作能级的长寿命有利于种群倒置的积累。此外，二氧化碳的工作能级接近基态，激发阈值低，电子与分子发生碰撞，将分子激发到工作能级的概率较高。从以上可以看出，气体激光器具有很大的优势，而二氧化碳激光器的优势尤为突出。因此，一般在没有特殊情况时使用气体激光器。本设计选用二氧化碳激光器。§3.4液压系统部件的选择§3.4.1液压泵液压泵用于向系统提供具有一定压力和流量的液体，并将机械能转化为液体的压力能。液压泵的选择主要是根据系统的工况。泵的主要参数是压力、流量、速度和效率。为保证系统的正常运行和泵的使用寿命，一般在固定设备系统中，正常工作压力为泵额定压力的80℅左右；要求工作可靠性高的系统或操作设备系统的工作压力为泵的60%。关于。泵的流量应大于系统的最大流量。为了延长泵的使用寿命，泵的最大压力和最大转速不能同时使用。由上可知，驱动液压缸的泵可选用：CB-32，流量32，压力10MPa，转速1450r/min。用于提取镀液的可选液压泵为：CBG2100/2063-P，压力16MPa，转速2000r/mins。§3.4.2液压缸液压系统中液压缸的作用是将液压能转化为机械能。本设计选用轻型拉杆液压缸（双活塞杆基本型），缸筒采用无缝钢管。根据不同的工作压力，选用不同壁厚的钢管，管径加工精度高，重量轻，结构紧凑。安装形式多样，更换方便。良好的低速性能和稳定的缓冲性能。§3.4.3安全阀泄压阀的用途是：1、制作恒压阀，保持系统压力恒定。2、制作安全阀，确保系统安全。3.卸载系统，节省能源消耗。4、采用远传调压阀对系统中的高低压进行多级控制。本设计中使用的安全阀的目的是（1）和（2）。可选的S-BT-06-L安全阀。§3.4.4过滤器使用过滤器的基础知识：1、过滤能力足，压力损失小。2、滤芯和外壳应有足够的强度，以免被油压损坏。3、过滤精度应满足液压系统的要求。4、具有良好的耐腐蚀性，不会对油液造成化学或机械污染。5、在规定的工作温度下，能保持稳定的性能和足够的耐久性。6、清洗维护方便，滤芯更换方便。7、结构尽可能简单紧凑。8、价格低廉。使用目的是保护油路，油温不高，环境温度一般。在本设计中，使用了低压线隙管道连接滤波器(XU-A25X50S)。第四章结论激光辅助电沉积是在刷镀的基础上，结合激光的一些特性，如：能量密度高、易传输、作用时间短等，获得更高质量的加工表面。激光增强电沉积技术自诞生以来，主要用于微电子元件和电路的制造和修复，现已在各个领域引起人们的关注。德国等国先后进行了研究并公布了多项专利，其中部分已转化为实用的生产技术。在几个月的毕业设计时间里，通过查阅资料和应用前人的知识，我对“激光辅助电沉积工艺装置设计”有了初步的了解，并由此对设计流程和设计原理有了很好的了解。机械装置。等待更深入的体验。本次设计的内容可以摘要如下：由于激光的特殊性能，激光增强电沉积的优点非常突出：电镀速度快