精密与特种加工第5.6章复习重点详解.doc

精密加工与特种加工 第五,六章复习重点 第五章 高能束加工 5.1离子束加工的基本原理: 离子束加工是利用离子束对材料进行成型或改性的加工方法。在真空条件下，将由离子源产生的离子经过电场加速，获得具有一定速度的离子束投射到材料表面，产生溅射效应和注入效应，这就是离子束加工的物理基础。 材料的溅射率与离子束的入射角有关，对于表面抛光和刻蚀工艺必须严格控制离子束的束散角。 5.2.3.1 离子束加工的特点： （1）易于精确控制 （2）加工时产生污染少 （3）加工应力小，变行极小，对材料适应性强 离子束加工技术主要有四种： 离子束刻蚀、溅射镀膜、离子镀和离子注入。前三种是利用离子溅射效应，最后一种是基于注入效应。 离子束刻蚀以其适于精加工的特点而应用于各个领域，如高精度加工、表面抛光、图形刻蚀、点镜试样制备、石英晶体振荡器，以及各种传感器件的??作等。 5.2.3.3（1）溅射镀膜原理: 溅射膜基于粒子轰击靶材时的溅射效应，各种溅射技术采用的放电方式有所不同。直流二极溅射是利用直流辉光放电，三极溅射是利用热阴极支持的辉光放电，磁控溅射是利用环状磁场控制下的辉光放电。 以上两种溅射方式，由于生产率低，等离子体内不均匀等原因，难以在实际生产中大量应用。而后出现的磁控溅射技术，在工业生产得到了实际应用。 合金膜的镀制：在各种镀膜技术中，溅射最适合于镀制合金膜可分为三种方法：多靶溅射、镶嵌溅射和合金靶溅射。 化合物膜的镀制：化合物膜通常是指由金属元素(碳、氮、氧、硼、硫等)的化合物镀成的薄膜。具体方法为：直流溅射、射频溅射和反应溅射。 5.2.3.4（1）离子镀的基本原理（易出简答题第116页） 由于离子镀的附着力好，使原来在蒸镀中不能匹配的基片材料和镀料，可以用离子镀完成。还可以镀出各种氧化物、氮化物和碳化物的膜层。 （2）离子镀的应用  = 1 \* GB3 ①耐磨功能膜， = 2 \* GB3 ②润滑功能膜， = 3 \* GB3 ③抗蚀功能膜， = 4 \* GB3 ④耐热功能膜， = 5 \* GB3 ⑤装饰功能膜。 5.3.1.1电子束加工的原理： 电子的产生是通过加热发射材料，在热发射的效应下，电子飞离材料表面。热发射电子在强电场作用下，经过加速和聚焦，沿电场强度相反方向运动形成高速电子束流。 电子束加工的另一种是利用电子束流的非热效应。 5.3.1.2电子束加工的特点： （1）束斑极小 （2）能量密度很高 （3）生产率高 （4）可控性好 （5）无污染 （6）电子束加工需要一套专用设备和真空系统，价格较贵，生产应用有一定局限性， 5.3.3电子束加工应用 电子束加工可用于打孔、焊接、热处理、刻蚀等多方面。但在生产中应用较多的是焊接、打孔和蚀刻。 电子束焊接的工艺特点 焊接深度较宽 ? 焊接速度高 ? 热变形小 ? 焊接物理性能好 ? 工艺适应性强 ? 焊接材料范围广 电子束曝光主要分为两类：扫描电子束曝光，又称电子束线曝光；投影电子束曝光，又称电子束面曝光 5.4.1激光加工的四大特性：高亮度、高方向性、高单色性和高相于性 激光加工的特点： 加工方法多、适应性强。 加工精度高，质量好。 加工效率高，经济效益好。 节约能源与材料，无公害与污染。 加工用的是激光束，吴“刀具”磨损及削力影响的问题。 5.4.2激光加工设备 激光器： 激光器是激光加工的重要设备，它将电能转变成光能，产生激光束。按工作物质的形态可分为固体、气体、半导体和液体激光器。 导光聚焦系统 导光聚焦系统的关键技术：激光束的变化方式、光路及机械结构的精确设计、光学元件的选择、光学元件的加工工艺及镀膜技术、光束质量的在线监测与控制、自动调焦、被加工工件质量实时监控技术等。 3. 激光加工设备的发展趋势 激光加工设备的发展主要体现在数控化和综合化、小型化和组合化，以及搞重复性和高可靠性等方面。 5.4.4 激光加工的主要应用 1. 激光增材制造 增材制造技术将和20世纪50年代的数控技术及60年代的特种加工技术具有等同的重要意义。 增材制造技术具有以下突出优点： ?对零件的复杂性几乎没有任何限制，特别是适合于制作具有复杂形状的零件； ?适合于快速产生零件，使产品迅速投放市场，征求用户意见。产品更新换代容易，生产周期短，成本低； ?零件生产不需要设计制造工装设备。 （1）传统金属表面处理方法有：表面硬化法、扩散表面渗透处理法、金属保护膜法、防锈保护膜法、电化学处理、喷丸处理、孔冷挤压及干涉配合等技术。 （2）利用力效应的激光表面处理技术： = 1 \* GB3 ①金属的激光成型， = 2 \* GB3 ②激光冲击 （3）利用热效应的激光表面处理技术： = 1 \* GB3 ①激光淬火， = 2 \* GB3