特种加工技术（56学时）学习通超星期末考试答案章节答案2024年

特种加工技术（56学时）学习通超星期末考试章节答案2024年1-1特种加工方法有哪些？1-2说明特种加工的特点。

答案:1-1特种加工方法有哪些？特种加工一般按加工时所采用的能量类型分为电火花加工、电化学加工、激光加工、超声加工、射流加工、电子束加工、离子束加工、化学加工等基本加工方法及由这些基本加工方法组成的复合加工1-2说明特种加工的特点。特种加工具有如下特点1．由于特种加工主要不是使用机械能，而是使用电能、电化学能、声能、光能等进行加工，因此不受工件力学性能的限制，可加工各种硬、软、脆、高熔点、高强度等难加工材料。而且特种加工的切削热很少或无切削热，故可加工热敏材料。2．由于特种加工不一定需要工具，有的虽使用工具，但与工件不接触，因此，工具硬度可低于工件硬度，工件不承受大的作用力，所以，基本不受工件刚度的限制，可加工刚度极低零件及弹性元件。3．特种加工属微细加工，它突破了传统加工的尺寸和质量限制，可加工尺寸微小的孔或狭缝，可获得极高的加工精度、极低的表面粗糙度值。4．特种加工时不存在机械应变或大面积的热应变，其热应力、残余应力、冷作硬化等均比较小，尺寸稳定性好。4-1说明电化学加工的原理。4-2说明电铸加工的原理。

答案:4-1说明电化学加工的原理。电化学加工的基本原理：将两铜片接上约10V的直流电源并插入CuCl2的水溶液中（此溶液中含有OH-和Cl-负离子及H+和Cu2+正离子），即形成通路，导线和溶液中均有电流流过。溶液中的离子将作定向移动，Cu2+正离子移向阴极，在阴极上得到电子而进行还原反应，沉积出铜；在阳极表面Cu原子失掉电子而成为Cu2+正离子进入溶液。利用阴、阳极表面发生的这种电化学反应对金属进行加工的方法称为电化学加工。利用阳极溶解作用进行的加工方法有电解加工、电解抛光等，利用阴极沉积作用进行的加工方法有电镀、电铸、涂镀、复合镀等。4-2说明电铸加工的原理。电铸加工的原理如图所示，用可导电的原模5作阴极，电铸材料作阳极2，电铸材料的金属盐溶液作电铸液7（例如电铸铜时常采用硫酸铜溶液作电铸液），在直流电源3的作用下，溶液中的金属离子在阴极上获得电子成为金属原子而沉积镀覆在阴极原模表面，阳极上的金属原子交出电子成为正金属离子进入镀液，对金属离子进行补充，以保持其质量分数基本不变。随着时间的推移，阴极原模上电铸层4逐渐加厚，当达到预定厚度时即可取出，设法与原模分离，即可获得与原模型面凹凸相反的电铸件。6-1简述超声加工的原理。6-2简述超声加工的应用。

答案:6-1简述超声加工的原理。超声加工的基本原理：加工时，在工具和工件之间加入磨料悬浮液，并使工具以很小的力F轻轻压在工件上。由超声发生器产生的高频电振荡施加于超声换能器上，将高频电振荡转换成20KHz以上的超声频纵向振动，并借助于变幅杆3把振幅放大到0.05～0.1mm左右，驱动工具端面作超声振动。作超声振动的工具迫使磨料悬浮液中悬浮的磨粒以很大的速度和加速度不断地撞击、抛磨被加工表面，把被加工表面的材料粉碎成很细的微粒，从工件上被打击下来,为循环流动的磨料悬浮液带走。工具连续进给，加工持续进行，工具的形状便“复印”在工件上，直到达到要求的尺寸。6-2简述超声加工的应用。超声加工主要用于加工各种硬脆的半导体或非导体材料，如玻璃、石英、陶瓷、硅、锗、铁氧体、宝石和玉器等，可加工型孔、型腔、异型孔、小孔、深孔、切割等。此外，超声加工在清洗、焊接、医疗、电镀、冶金等方面也有着广泛的应用。9-1简述离子束加工的原理9-2

说明离子注入技术的应用。

答案:9-1简述离子束加工的原理离子束加工的原理：离子束加工的原理和电子束加工类似，同样是在真空条件下，利用高能束流撞击工件表面进行加工的。不同的是离子束加工使用的高能束流为离子束，由于离子质量比电子大数千、数万倍（如氩离子的质量是电子的7.2万倍），所以一旦离子加速到较高速度时，离子束比电子束具有更大的撞击动能，离子束加工是靠微观的机械撞击能量，而不是靠动能转化为热能来加工工件的。9-2说明离子注入技术的应用。目前离子注入技术主要应用在使用价值很高的半导体器件方面。即把磷（P）或硼（B）等“杂质”注入单晶硅中规定的区域及深度后，可以改变导电型式（P型或N型）和制造PN结。也可用来制造一些通常用热扩散难以获得的各种特殊要求的半导体器件。离子注入技术也逐渐用于其它方面。例如，把Cr注入Cu中，能得到一种新的亚稳态表面相，从而改善铜材料的耐蚀性能。在低碳钢中注入N、B、Mo等，在表面形成硬化层，提高了材料的耐磨性。在纯铁中注入B可提高硬度，注入Si可提高强度。离子注入也可改善金属材料的润滑性能。10-1简述化学铣削加工的原理。10-2

简述半导体硅的光刻加工过程。

答案:10-1简述化学铣削加工的原理。化学铣削加工的原理是：把工件非加工表面用耐腐蚀涂层保护起来，然后将工件浸入适当成分的化学溶液中，露出的工件加工表面与化学溶液产生反应，材料不断地被溶解去除。经一定时间达到预定的深度后，取出工件，即获得所需要的尺寸和形状。10-2简述半导体硅的光刻加工过程。硅片1氧化，表面形成一层SiO2→在SiO2层表面涂覆一层光刻胶3并烘干→在光刻胶层上面加掩模版4，然后用紫外光曝光→曝光部分（正性光致抗蚀剂）或非曝光部分（负性光致抗蚀剂）通过显影而被溶解掉然后进行焙烘坚膜→浸入腐蚀液，使未被光刻胶覆盖的SiO2部分腐蚀掉→采用氧化等方法使光刻胶全部除去，至此加工完毕。2-3说明电火花穿孔加工的原理。2-4说明电火花穿孔加工机的结构组成。

答案:2-3说明电火花穿孔加工的原理。电火花穿孔加工的原理如图所示，采用管状电极（空心电极），直径1～4mm（间隔0.1mm）。加工时电极作回转和轴向进给运动，管电极中通入1～5MPa的高压工作液（去离子水、蒸馏水、乳化液或煤油）。在自动进给调节装置的作用下，管电极向下运动并保持合适的放电间隙，在管电极和工件之间产生电火花并蚀除金属，蚀除掉的金属被工作液带走。随着管电极的向下运动，金属不断被蚀除，在工件上加工出孔来。2-4说明电火花穿孔加工机的结构组成。电火花穿孔加工机由箱式底座、立柱、主轴箱、自动进给调节装置、工作台、工作液系统、脉冲电源、操作面板等组成。5-3说明激光打标的原理5-4说明激光内雕的原理。

答案:5-3说明激光打标的原理激光打标是利用高能量的激光束照射在工件表面上，光能瞬间转变成热能，使工件表面迅速产生蒸发，露出深层物质，或由光能导致表层物质的化学物理变化而刻出痕迹，或通过光能烧掉部分物质，从而在工件表面刻出任意所需要的文字和图形，可以作为永久防伪标志。5-4说明激光内雕的原理。激光内雕原理其实也很简单。激光要能雕刻玻璃，它的能量密度必须大于使玻璃破坏的某一临界值，或称阈值，而激光在某处的能量密度与它在该点光斑的大小有关，同一束激光，光斑