金属工艺学金属工艺学 (38).pdf

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1、金属工艺学切削加工特种加工01特种加工的概念及分类特种加工的概念及分类特种加工 特种加工是将电、磁、声、光等物理能量，化学能量或其组合直接施加在工件被加工的部位上，从而使材料被去除、变形或改变性能等。特种加工常用的特种加工：电火花加工、电解加工、超声加工和高能束加工等。加工范围材料特征高强度高硬度磁性材料耐高温高韧性高脆性工作特点精密细小形状复杂电火花加工特种加工 加工原理 电火花加工是利用工具电极（简称工具）与工件电极（简称工件）之间脉冲放电产生的高温，去除工件上的多余材料。电火花加工的特点特种加工 用于加工硬、脆、韧、软、高熔点的导电材料；加工时“无切削力”，适合薄壁件的加工；脉冲宽度不大

2、时，对工件热影响小，适合加工热敏性强的材料；可方便调节脉冲参数，能在同一台机床上连续进行粗、半精、精加工。加工应用范围广，可以用来加工型腔及各种孔，还可以进行表面强化和打印记等。电火花加工喷嘴小孔电解加工特种加工 加工原理 电解加工是利用金属在电解液中产生阳极溶解的电化学原理，对工件进行成形加工的一种方法。电解加工示意图例如：NaCl溶液中电解加工低碳钢NaCl溶液在电场下解离NaCl Na+Cl-H2O H+OH-工件（阳极）解离与电解液反应Fe-2e Fe2+Fe2+2OH-Fe(OH)2工具极（阴极）反应2H+2e H2 电解加工的特点特种加工 能以简单的进给运动一次加工出形状复杂的型面

3、或型腔；可加工高硬度、高强度、高韧性等难切削金属材料；加工中无切削力和切削热，因此适合于易变形或薄壁零件的加工；加工后零件表面无残余应力和毛刺，Ra0.20.8；工具阴极不损耗；由于电解加工因素较多，难以实现高精密稳定加工；电解液对机床有腐蚀作用，电解产物处理和回收困难。超声加工特种加工 加工原理 超声加工是利用工具的高频振动（20 kHz 50 kHz），通过磨料对工件进行加工的特种加工方法。超声波加工原理超声加工的特点特种加工 加工各种不导电的硬脆或半导体材料，对于导电的硬质材料也能加工，但生产率低；工件上被加工出的形状与工具形状一致，易加工各种复杂形状的内表面和成形表面；由于工具与工件间

4、作用力小，热影响小，便于加工各种不能承受较大机械力的零件；工具材料可以低于工件材料的硬度，但磨料硬度应比工件材料的硬度高。高能束加工特种加工 加工原理 高能束加工是指利用被聚焦到加工部位上的高密度能量束，去除工件上多余材料的加工方法，通常包括激光加工、电子束加工和离子束加工等。激光加工电子束加工离子束加工特种加工激光是一种亮度高、方向性好、单色性好、发散度小的相干光，焦点处功率密度可达103107 W/mm2，温度可至万度，能使任何材料瞬时急剧熔化和气化，并产生很强的冲击波，使熔化物质爆炸式地喷射去除。激光加工原理涡轮叶片激光钻孔激光加工特点及应用特种加工 几乎对所有的金属材料和非金属材料都可

5、以加工；加工速度极高，打一个孔只需0.001s，易于实现自动化生产和流水作业，同时热变形很小；加工时不需要刀具，属于非接触加工，无机械加工变形；可通过空气、惰性气体或光学透明介质进行加工。激光加工金属材料激光加工非金属材料激光在透明介质加工特种加工在真空条件下，由电子枪旁热阴极发射的电子，在高电压（80200kV）作用下，被加速到很高的速度（1/21/3光速），然后通过电子透镜聚焦形成高能量密度（106107W/mm2106107W/mm2）的电子束。当电子束冲击到工件时，在极短的时间内使受冲击部位的温度升高到几千摄氏度以上，足以使任何材料瞬间熔化、汽化，从而达到材料的去除加工。电子束加工原理

6、电子束加工原理特种加工 对任何材料都能进行加工；加工速度快；非接触加工，不存在工具损耗问题，无工件变形；能加工微细的深孔、窄缝等；加工点上化学纯度高，特别适合于加工要求纯度高的半导体材料；可控制性能好，可采用计算机进行控制。电子束加工特点及应用电子束焊接特种加工将惰性气体注入低真空（约1Pa）的电离室中，用高频放电、电弧放电、等离子放电或电子轰击等方法使其电离成等离子，接着被加速电极呈束状拉出并加速。然后离子束进入高真空（约10-4Pa）的加速室，并利用静电透镜聚成细束向工件表面冲击，从工件表面打出原子或分子，从而达到溅射去除加工。离子束加工原理离子束加工原理特种加工 离子束溅射是一种无热加工；能够进行微细加工，直至分子级、原子级加工，可精密控制加工效果；在真空中进行，污染小，适合易氧化金属、合金或半导体材料；加工应力小，工件不变形，适合于脆性、半导体和高分子材料的加工。离子束加工特点及应用金刚石压腔微流控芯片小结此部分内容作为文字排版占位显示（建议使用主题字体）特种加工：电火花加工的特点及应用 电解加工的特点及应用 超声加工的特点及应用 高能束加工的特点及应用特种加工