第九章其它加工方法

第九章其它加工方法1第1页，课件共36页，创作于2023年2月一、化学铣削加工（一）化学铣削的原理、特点和应用范围第2页，课件共36页，创作于2023年2月化学铣削（CHM）,实质上是较大面积和较深尺寸上的化学刻蚀（ChemicalEtching）。过程：将不需加工的部分用耐腐蚀性涂层保护起来，需加工的部分暴露出来，浸入到化学溶液中进行腐蚀，使金属按特定的部位溶解去除，达到加工的目的。化学铣削的特点：1）可加工任何难加工的材料，不受材料强度、硬度的限制，如：铝合金、钼合金、钛合金、镁合金、不锈钢；2）适于大面积加工第3页，课件共36页，创作于2023年2月3）加工过程不产生应力、裂纹、毛刺等缺陷，Ra2.5~1.54）操作简单化学铣削的缺点：1）不适用于加工窄、深槽或型孔；2）不能去除原零件的标面缺陷，滑痕等3）腐蚀液对设备、人有害，注意保护。应用范围：1）大面积表面减薄加工，2）在厚度小于1.5mm薄壁零件上加工型孔第4页，课件共36页，创作于2023年2月（二）化学铣削工艺过程表面与处理：去油污、氧化膜；在相应腐蚀液中预腐蚀；喷砂处理，形成一定的粗糙度。保护层：氯丁橡胶、丁基橡胶、丁苯橡胶。0.2mm厚第5页，课件共36页，创作于2023年2月二、光化学腐蚀加工光化学腐蚀加工简称光化学加工（OpticalChemicalMachining缩写OCM）,是化学照相制版和光刻（化学腐蚀）相结合的一种精密微细加工技术。它与化学刻蚀（化学铣削）加工的主要区别在于：它不是靠人工刻形、划线，而是用感光照相来确定工件表面要刻蚀的图形、线条。（一）照相制版的原理和工艺1、照相制版的原理照相制版将将图形摄影到底片上，经光化学反应，将图象复制到涂有感光胶的铜板或锌板上，经坚膜固化处理，使感光胶具有一定的抗蚀能力，经化学腐蚀，即可得到所需图形的金属板。第6页，课件共36页，创作于2023年2月2、工艺过程（1）原图和照相（2）金属板和感光胶的涂复第7页，课件共36页，创作于2023年2月（3）曝光、显影和坚膜（4）固化；（5）腐蚀第8页，课件共36页，创作于2023年2月（二）光刻加工的原理和工艺1、光刻的原理、特点及应用范围光刻，是利用光致抗蚀剂的光化学反应的特点，将掩模板上的图形精确的复制在涂有光致抗蚀剂的衬底上，再利用光致抗蚀剂的耐腐蚀特性，对衬底表面进行腐蚀，获得所需的图形。使用于电路布线板、晶闸管元件等的制作。2、光刻的工艺过程1）原图和掩模板的制备，2）涂复光致抗蚀剂，3）曝光，4）腐蚀，5）去胶。第9页，课件共36页，创作于2023年2月第10页，课件共36页，创作于2023年2月三、化学抛光（ChemicalPolish简称CP）原理：在硝酸或磷酸的溶液中，在一定的条件下，使工件表面氧化，此氧化层又能逐渐溶入溶液。表面微凸的地方比表面微凹的地方氧化、溶解的快，使工件表面逐渐整平。特点：大面积、薄壁件、低刚度、复杂型面的抛光。缺点：比电解抛光效果差。第11页，课件共36页，创作于2023年2月四、化学镀膜（一）目的：在金属、非金属表面镀上一层金属。（二）原理：在金属盐溶液中加入一种化学还原剂，将镀液中的金属离子还原后沉积在被镀零件的表面。（三）特点：1、镀层均匀。2、被镀工件可以为任何材料，包括非导体材料：如玻璃、陶瓷、塑料。3、不需电源，设备简单4、镀液一般可连续需使用，再生使用。第12页，课件共36页，创作于2023年2月（四）应用1、镀铜，用硫酸铜；2、镀镍，用氯化镍；3、镀铬，用溴化铬；4、镀钴，用氯化钴。还原剂，用磷酸钠、次硫酸钠、酒石酸纳、葡萄糖等。第13页，课件共36页，创作于2023年2月第二节等离子体加工一、基本原理等离子体加工又称为等离子弧加工（PlasmaArcMachining缩写为PAM），是利用电弧放电使气体电离成过热的等离子气体流束，靠局部熔化及气化去除材料。等离子体被称为物质存在的第四种状态。等离子体，是高温电离的气体，它由气体原子或分子在高温下获得能量电离后，离解成带正电荷的离子和带负电荷的自由电子所组成，整体的正负离子数目和正负电荷数值仍相等，所以称之为等离子体。第14页，课件共36页，创作于2023年2月等离子体具有极高的能量密度的原因：（1）机械压缩效应：电弧通过喷嘴时，通道对电弧产生机械压缩作用；（2）热收缩效应：喷嘴内通入冷却水，使靠近内壁的气体电离度急剧下降，导电性差，电弧中心导电性好，电弧电流被迫在电弧中心高温区通过，使电弧的有效截面缩小，电流密度大大增加，这就是热收缩效应。高速等离子气体流量越大，压力越大，冷却越充分，则热收缩效应越强烈。（3）磁收缩效应：由于电弧周围存在磁场，迫使电弧产生强烈的收缩作用，使电弧中心电流密度更大。第15页，课件共36页，创作于2023年2月由于上述3个作用的结果，使等离体温度高达11000~28000度，速度约800~2000m/s，高于声速，具有很强的冲击力。图9-12中：1、钨电极接负极，工件接正极——等离子电弧加工，使用于金属材料的加工、切割及焊接；2、钨电极接负极，喷嘴接正极——等离子体射流加工，使用于各种材料喷镀及热处理加工等。第16页，课件共36页，创作于2023年2月第17页，课件共36页，创作于2023年2月二、材料去除速度和加工精度等离子切割，25mm厚材料的切割；加工后表面粗糙度Ra1.6~3.2，热影响层1~5mm。三、设备和工具100~300V直流电源，常用电极为铈钨或钍钨；喷嘴用纯铜或锆铜。四、应用1、切割不锈钢、铜、铝；2、切割软钢、合金钢、钛、铸铁、钨、钼；第18页，课件共36页，创作于2023年2月3、机械切削和等离子弧的复合加工。用等离子弧，使待加工工件材料变软，强度降低，以便降低切削力、提高切削效率、延长刀具寿命。4、不锈钢和各种合金钢的焊接。焊接厚度1~10mm。第19页，课件共36页，创作于2023年2月第三节挤压珩磨挤压珩磨又称为磨料流动加工（AbrasiveFlowMachining，简写AFM）,是一项表面加工新技术。一、基本原理挤压珩磨，是利用一种含磨料的半流动状态的粘弹性磨料介质，在一定的压力下强迫在被加工表面上流过，有磨料颗粒的刮削作用，去除工件表面微观不平材料的方法。图9-13（下图），表示了加工过程下活塞施压，上活塞向上运动的同时，施加一定的背压。第20页，课件共36页，创作于2023年2月第21页，课件共36页，创作于2023年2月二、使用范围1、从软的铝到韧的镍合金，均可加工；2、硬质合金拉丝模、挤压模、拉抻模、粉末冶金模、叶轮、齿轮、燃烧旋流器的抛光和去毛刺；3、几乎能加工所有金属材料，也能加工陶瓷、硬塑料等。三、其它1、磨料一般用氧化铝、碳化硼、碳化硅。碳化硅主要用于去毛刺。2、挤压珩磨不能修正零件的形状误差。第22页，课件共36页，创作于2023年2月第四节水射流加工一、基本原理水射流切割（WaterJetCutting简称WJC）又称液体喷射加工（LiquidJetMachining简称LJM），是利用高压高速流水对工件的冲击作用来去除材料的，有时简称水切割，或俗称水刀。采用的水或带添加剂的水，以500~900m/s的高速，从孔径为0.1~0.5mm的人造蓝宝石喷嘴喷出，直接压射到工件加工部位上。加工深度取决于速度、压力及距离。二、材料去除速度和加工精度第23页，课件共36页，创作于2023年2月切割速度取决于工件材料，与功率正比、与厚度反比。切割精度主要受喷嘴轨迹的影响，切缝大约比喷嘴孔径大0.025mm；喷嘴越小，加工精度越高，加工效率越低。软材料可以获得光滑表面，塑性好的材料可以切割出高质量的切边。采用正前角，将改善切割质量。在水中混入磨料，可提高切割速度和厚度。第24页，课件共36页，创作于2023年2月第25页，课件共36页，创作于2023年2月三、设备和工具液压系统产生的压力应能达到400MPa。液压系统包括控制器、过滤器以及耐用性好的液压密封装置。液体要经过很好的过滤，过滤精度0.5微米。四、应用可以加工很薄、很软的金属和非金属材料，如：铜、铝、铅、塑料、木材、橡胶、纸等七八十种材料和制品。第26页，课件共36页，创作于2023年2月第五节磁性磨料研磨加工和磁性磨料电解研磨加工磁性磨料研磨加工（MagneticAbrasiveMachining简称MAM），又称磁力研磨或磁磨料加工，它和磁性磨料电解研磨加工（MagneticAbrasiveElectrochemicalMachining简称MAECM）光整加工新工艺。第27页，课件共36页，创作于2023年2月一、基本原理1、磁性磨料研磨的原理，在本质上和机械研磨相同，只是磨料是导磁的，磨料作用于工件表面的研磨力是磁场形成的。2、磁性磨料电解研磨的表面光整效果，是以下3个因素总和作用的结果：（1）电化学阳极溶解作用（2）磁性磨料的刮削作用（3）磁场的加速、强化作用：洛仑兹力的作用、离子运动轨迹的复杂化，螺旋运动轨迹、增加了运动长度，增加了电解液的电离度，降低了浓差极化。第28页，课件共36页，创作于2023年2月二、实际应用适用于导磁材料的表面光整加工。第29页，课件共36页，创作于2023年2月第六节铝合金微弧氧化表面陶瓷化处理技术微弧氧化表面处理，是基于电火花（短电弧）放电和电化学、化学等综合作用，使铝及铝合金表面生长、形成一层很薄的多功能的陶瓷膜。铝、镁、钛及其合金因其重量轻，被广泛的应用，但其表面硬度低、不耐磨损。为了提高铝及铝合金的耐磨、耐腐蚀性能，早在数十年前就产生了铝表面阳极氧化工艺：在特定的电解液中，将铝接低电压电流电源的阳极，在电化学的作用下，铝表面生成一层多孔、高电阻率的氧化层薄膜，经过后继处理，可以提高铝及铝合金的表面硬度和耐磨性，有的可以进行着色等处理，应用广泛。第30页，课件共36页，创作于2023年2月铝合金微弧氧化表面处理，不同于铝阳极表面氧化技术，所形成的陶瓷膜也远比阳极氧化膜具有更多的功能和更好的性能。工件成分不同、工作液成分、脉冲电源波形和工艺参数不同，微弧氧化后的表面陶瓷层具有不同的功能。一、微弧氧化后的表面陶瓷层的功能和用途1、高硬度、抗磨表层：可高于淬火钢、硬质合金；2、减磨表面：形成含有微孔的陶瓷表层，在使用传统的润滑剂后，摩擦系数可降低0.12~0.06。3、耐腐蚀表面：4、电绝缘层第31页，课件共36页，创作于2023年2月5、热稳定、绝热、隔热表层：短时间可承受800~900度，甚至高于2000度6、光吸收与反射表层：生成彩色表层7、催化活性表层8、抑制生物、细菌表层9、亲生物层二、微弧氧化表面技术和工艺特点原理：利用400~500V高压电源产生电火花在铝合金表面微弧放电，使铝和工作液中的氧在瞬时高温下发生电、物理、化学反应，生成三氧化二铝的陶瓷薄层，牢固地生长在原铝合金的表面上。第32页，课件共36页，创作于2023年2月厚度1~200微米，硬度1000~1500HV。