其它加工.ppt
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1、第十三章 其它加工 第一节 化学加工第二节 等离子体加工 第三节 挤压珩磨第四节 水射流切割 第五节 磁性磨料研磨加工和磁性磨料电解研磨加工 第六节 铝合金微弧氧化表面陶瓷化处理技术 第一节 化学加工化学加工:利用酸、碱、盐等化学溶液对金属产生化学反应,使金属腐蚀溶解,改变工件尺寸和形状(以至表面性能)的一种加工方法。成形加工:化学铣切(化学蚀刻)光化学腐蚀加工法表面加工:化学抛光 化学镀膜第一节 化学加工 一、化学铣切加工 二、光化学腐蚀加工三、化学抛光 四、化学镀膜 第一节 化学加工一、化学铣切加工 化学铣切加工的原理、特点 化学铣切工艺过程 化学铣切的应用范围 第一节 化学加工一、化学铣
2、切加工化学铣切加工的原理、特点化学铣切加工的原理:把工件非加工表面用耐腐蚀性涂层保护起来,需要加工的表面露 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,达到加工目的。化学铣切的特点:优点:1)可加工任何金属材料 2)适于大面积加工,可同时加工多件。3)不会产生应力、裂纹、毛刺等缺陷,表面粗糙度可达Ra2.5 1.25m 4)加工操作技术比较简单。第一节 化学加工缺点:1)不适宜加工窄而深的槽和型孔等。2)原材料中缺陷和表面不平度、划痕等不易消除。3)腐蚀液对设备和人体有危害。化学铣切工艺过程:表面预处理涂保护层固化刻线腐蚀清洗去保护层 涂覆 表面去油去锈、氧化膜涂防护层(0.
3、2)固化 保护层:氯丁橡胶 丁基橡胶 丁苯橡胶 涂复的方法:刷涂 喷涂 浸涂第一节 化学加工刻形或划线刻形:根据样板的形状和尺寸,把待加工表面的涂层去掉,以便进行腐蚀加工。刻形的方法:用手术刀沿样板轮廓切开保护层,再把不要的部分剥掉。K=2H(W2W1)=HB H=KBK腐蚀系数 H腐蚀深度B侧面腐蚀宽度W1刻形尺寸W2最终腐蚀尺寸腐蚀 NaOH、FeCl3、HNO3HCl、HNO3H2SO4H3PO4 第一节 化学加工 化学铣切的应用范围:1)大件减薄 2)厚度小于1.5mm薄壁复杂形孔 第一节 化学加工二、光化学腐蚀加工照相化学腐蚀法光化学:照相制版、光刻、光电成形法总称。照相制版的原理和
4、工艺 光刻加工的原理和工艺 第一节 化学加工照相制版的原理和工艺 照相制版的原理:感光胶照相 坚膜 工艺过程:原图照相涂感光胶曝光显影坚膜烘烤修整腐蚀清理 原图和照相 原图放大照相缩小 照相底片一般采用涂有卤化银的感光版。金属版和感光胶的涂复 金属版多采用微晶锌版和纯铜版 感光胶:聚乙烯醇、骨胶、明胶。曝光、显影和坚膜 紫外光照射感光 固化 腐蚀 保护剂:腐蚀坡度 乙烯基硫脲和二硫化甲脒 有粉腐蚀:松香粉。第一节 化学加工光刻加工的原理和工艺 光刻加工的原理、特点和应用范围光刻:利用光致抗蚀剂的光化学反应特点,将掩模版上的图形精确地印制在涂有光致抗蚀剂的衬底表面,再利用光致抗蚀剂的耐腐蚀特性,
5、对衬底表甲进行腐蚀,可获得极为复杂的精细图形。特点:精度甚高,其尺寸精度可达到0.01-0.005mm。应用:集成电路制造 精密零部件刻线尺、刻度盘、光栅、细孔金属网板、电路布线板、晶闸管元件等。第一节 化学加工光刻的工艺过程原图掩模衬底加工涂胶前烘曝光显影坚膜腐蚀去胶 第二节 等离子体加工 基本原理:等离子弧加工 利用电弧放电使气体电离成过热的等离子气体流束,靠局部熔化及气化来去除材料的。等离子弧加工有时叫做等离子体电弧加工或等离子体电弧切割 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之后,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
6、仍相等,因此称为等离子体。第二节 等离子体加工等离子体具有极高的能量密度是由下列三种效应造成的:机械压缩效应 热收缩效应 磁收缩效应机械压缩效应 电弧在被迫通过喷嘴通道喷出时,通道对电弧产生机械压缩作用。喷嘴通道的直径和长度对机械压缩效应的影响很大。第二节 等离子体加工热收缩效应 因冷却而形成的电弧截面缩小作用,就是热收缩效应。喷嘴内部通人冷却水,使喷嘴内壁受到冷却,温度降低,因而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,电离度高,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。一般高速等离子气体流量越大,压力越大,冷却愈充分,则热收缩效应愈强烈。第二
7、节 等离子体加工磁收缩效应 由于电弧电流周围磁场的作用,迫使电弧产生强烈的收缩作用,使电弧变得更细,电弧区中心电流密度更大,电弧更稳定而不扩散。三种压缩效应的综合作用,等离子体的能量高度集中,电流密度、等离子体电弧的温度都很高,达到1100028000(普通电弧仅50008000),气体的电离度也随着剧增,并以极高的速度(约800-2000ms,比声速还高)从喷嘴孔喷出,具有很大的动能和冲击力,当达到金属表面时,可以释放出大量的热能,加热和熔化金属,并将熔化了的金属材料吹除。第二节 等离子体加工等离子弧不但具有温度高、能量密度大的优点,而且焰流可以控制。适当的调节功率大小、气体类型、气体流量、
8、进给速度和火焰角度,以及喷射距离等,可以利用一个电极加工不同厚度和多种材料。第二节 等离子体加工材料去除速度和加工精度 等离子体切割的速度是很高的,成形切割 厚度为25mm的铝板时的切割速度为760mmmin,厚度为6.4mm钢板的切割速度为4060mmmin,采用水喷时可增加碳钢的切割速度,对厚度为5mm的钢板,切割速度为6100mmmin。切边的斜度一般为27,当仔细控制工艺参数时,斜度可保持在12。第二节 等离子体加工 厚度小于25 mm的金属,切缝宽度通常为2.55mm;厚度达150mm的金属,切缝宽度为1020mm。等离子体加工孔的直径在l0mm以内,钢板厚度为4mm时,加工精度为土
9、0.25mm,当钢板厚度达35mm,加工孔或槽的精度为0.8mm。加工后的表面粗糙度通常为Ra1.63.2m,热影响层分布的深度为15mm,决定于工件的热学性质、加工速度、切割深度,以及所采用的加工参数。第二节 等离子体加工设备和工具 简单的等离子体加工装置 手持等离子体切割器 小型手提式装置;比较复杂的有 程序控制 数字程序控制的设备 多喷嘴的设备 采用光学跟踪的设备。工作台尺寸达13.4m25m,切割速度为506100mmmin。第二节 等离子体加工 在大型程序控制成形切削机床上可安装先进的等离子体切割系统,并装备有喷嘴的自适应控制,以自动寻找和保持喷嘴与板材的正确距离。除了平面成形切割外
10、,还有用于车削、开槽、钻孔和刨削的等离子体加工设备。切割用的直流电源空载电压一般为300V左右,用氩气作为切割气体时空载电压可以降低为100V左右。常用的电极为铈钨或钍钨。用压缩空气作为工质气体切割时使用的电极为金属锆或铪。使用的喷嘴材料一般为纯铜或锆铜。第二节 等离子体加工实际应用 等离子体加工已广泛用于切割 各种金属材料,特别是不锈钢、铜、铝的成形切割,已获得重要的工业应用。它可以快速而较整齐地切割软钢、合金钢、钛、铸铁、钨、钼等。切割不锈钢、铝及其合金的厚度一般为3l00mm。等离子体还用于金属的穿孔加工 等离子体弧还作为热辅助加工 是一种机械切削和等离子弧的复合加工方法,在切削过程中,
11、用等离子弧对工件待加工表面进行加热,使工件材料变软,强度降低,从而使切削加工具有切削力小、效率高、刀具寿命长等优点,已用于车削、开槽、刨削等。第二节 等离子体加工等离子体电弧焊接 使用的气体为氩气。用直流电源可以焊接不锈钢和各种合金钢,焊接厚度一般在110mm,1mm以下的金属材料用微束等离子弧焊接。交流及脉冲等离子体弧焊铝及其合金的新技术。等离子体弧还用于各种合金钢的熔炼,熔炼速度快,质量好。第二节 等离子体加工等离子体表面加工技术 很容易加工的超塑性高速钢 采用等离子体对钢材进行预热处理和再结晶处理,使钢材内部形成微细化的金属结晶微粒。结晶微粒之间联系韧性很好,所以具有超塑性能,加工时不易
12、碎裂。提高某些金属材料的硬度 使钢板表面氮化,可大大提高钢材的硬度。在氧等离子体中,采用微波放电,可使硅、铝等进行氧化,制得超高纯度的氧化硅和氧化铝。采用无线电波放电,在氮等离子体中,对钛、锆、铌等金属进行氮化,可制得氮化钛、氮化锆、氮化铌等化合物。由直流辉光放电发生的氩等离子体,使四氯化钛、氢气与甲烷发生反应,可在金属表面生成碳化钛,大大提高了材料的强度和耐磨性宫旨。第二节 等离子体加工 等离子体还用于人造器官的表面加工 采用氨和氢-氮等离子体,对人造心脏表面进行加工,使其表面生成一种氨基酸,这样,人造心脏就不受人体组织排斥和血液排斥,使人造心脏植入手术更易获得成功。第二节 等离子体加工 等
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