02213精密加工與特種加工考點復習整理

1、1.領會：記憶規(guī)定的有關知識點的主要內(nèi)容，并能夠領會和理解規(guī)定的有關知識點的內(nèi)涵和外延，熟悉其內(nèi)容要點和它們之間的區(qū)別和聯(lián)系，作出正確的解釋、說明和闡述。20%2.掌握：掌握有關的知識點，正確理解和記憶相關內(nèi)容的原理、方法和步驟。40%3.熟練掌握：必須掌握的核心內(nèi)容和重要知識點。40%第九章電子束和離子束加工一、領會1.電子束的基本原理電子束的加工是在真空調(diào)件下，利用聚焦后能量密度極高的電子束，以極高的速度（速度可達1.6105kms

2、）沖擊到工件表面極小的面積上，在極短的時間內(nèi)，其能量的大部分轉化為熱能，使被沖擊部分的工件材料達到幾千攝氏度以上的高溫，從而引起材料局部熔化和氣化，而實現(xiàn)加工的目的，稱為電子束熱加工；另一種利用電子束的非熱效應，功率密度較小的電子束流和電子膠相互作用，電能轉換為化學能，產(chǎn)生輻射化學或物理效應，使電子膠的分子鏈被切斷或重新組合形成分子量的變化以實現(xiàn)電子束曝光，可實現(xiàn)表面微槽或其他幾何形狀的刻蝕加工。2.工藝特點1）由于電子束能夠極其微細地

3、聚焦，甚至能聚焦到0.1μm，所以加工面積很小，是一種精密微細的加工方法2）電子束能量密度高，在極微小束斑上能達到106~109Wcm2，使照射部分的溫度超過材料的熔化和氣化溫度，去除材料主要靠瞬時蒸發(fā)，是一種非接觸式加工。工件不受機械力作用，不產(chǎn)生宏觀應力和變形，可加工脆性、韌性、導體、半導體、非導體材料3）由于電子束的能量密度高，且能量利用率達90%以上，因而加工生產(chǎn)率很高4）可以通過磁場或電場對電子束的強度、位置、聚焦等進行直接控

4、制，所以整個加工過程便于實現(xiàn)自動化。5）由于電子束加工在真空中進行，因而污染少，加工表面不氧化，特別適用于加工易氧化的金屬及合金材料，及純度要求極高的半導體材料6）價格昂貴，生產(chǎn)應用有一定局限性3.電子束的加工設備組成：電子槍（獲得電子束）、真空系統(tǒng)（避免與氣體分子之間的碰撞）、控制系統(tǒng)、電源（穩(wěn)定性要求高）4.電子束加工可用于：打孔、切割、蝕刻、焊接（利用電子束作為熱源的焊接工藝）、熱處理、曝光等5.離子束加工的基本原理和特點1）基本

5、原理利用離子束對材料進行成形和表面改性的加工方法。在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)過電場加速，獲得具有一定速度的離子投射到材料表面，產(chǎn)生濺射效應和注入效應。離子帶正電荷，其質量比電子大數(shù)千、數(shù)萬倍，所以離子束性材料3.超聲波加工的特點1）特別適合加工各種硬脆材料。尤其是電火花等無法加工的不導電非金屬材料，如玻璃、陶瓷、人造寶石、半導體2）加工精度高、表面粗糙度好。加工表面無組織改變、殘余應力及燒傷3）工件在加工過程中受力小，對于加工薄

6、壁、窄縫等低剛度工件非常有利4）加工出工件形狀與工具形狀一致。只要將工具做成不同的形狀和尺寸就可以加工出各種復雜形狀的型孔、型腔、成形表面，不需要使工具和工件做較復雜的相對運動5）與電火花加工、電解加工相比，采用超聲波加工硬質金屬材料的效率低4.超聲波加工設備組成：超聲波發(fā)生器（將工頻交流電轉化成有一定功率超聲頻電信號以提供往復運動和去除被加工材料的能量）、超聲振動系統(tǒng)（將高頻振蕩電能轉換為機械振蕩能。包括：超聲換能器、變幅桿、工具）、

7、超聲加工機床本體、磨料懸浮液冷卻及循環(huán)系統(tǒng)（工作液最常用水，也用煤油、機油來提高加工表面質量，磨料一般為碳化硼、氧化鋁，加工硬質合金用碳化硼，金剛石用金剛石粉，顆粒越大，效率越高，但粗糙度越差）。5.超聲波換能器的作用與形式作用：將高頻電能（大于1.6萬Hz的交流電）轉變?yōu)楦哳l率的機械振蕩（即超聲波）形式：壓電效應、磁致伸縮效應壓電效應：石英晶體、鈦酸鋇等物質受到機械壓縮或拉伸變形，在其兩對面上將產(chǎn)生電壓；反之在它們兩對面加一定的電壓，

8、則產(chǎn)生機械變形現(xiàn)象。晶體片的厚度應為聲波半波長或其整數(shù)倍。石英晶體壓電效應若弱，鈦酸鋇是前者的20~30倍，但效率及機械強度差。鋯鈦酸鉛具有兩者優(yōu)點。主要用于超聲波清洗、探測、小功率超聲波換能器磁致伸縮效應：鐵、鈷、鎳及其合金的長度隨著所處的磁場變化而產(chǎn)生伸長或收縮變形現(xiàn)象。鎳在強磁場下收縮，鈦和鈷在磁場中伸長，磁場消失，恢復原尺寸。為減少渦流損耗，常用純鎳片疊成封閉磁路的鎳棒換能器，常用于中、大功率超聲波加工。鎳棒的長度為超聲波的半波

9、長或整數(shù)倍，使之處于共振狀態(tài)。其不能直接用于加工，必須通過一個上粗下細的變幅桿將振幅擴大5~20倍6.變幅桿作用與形式作用：擴大超聲波換能器的振幅，使之能達到用于加工的超聲波振幅形式：圓錐型（擴大比5~10倍，制造方便）、指數(shù)曲線形（擴大比10~20倍，制造困難）、階梯型（擴大比20倍以上，易制造，但受負載阻力時振幅衰減嚴重，臺階處易應力集中而疲勞折斷）。截面面積越小，能量密度就越大，振動振幅也越大。應使振動桿的固有頻率等于外激振動頻率