先进制造技术第三章幻灯片.ppt

6-2. 离子束加工 离子束加工与电子束加工的原理基本相同，不同的只是离子质量比电子质量大数千、数万倍，经过聚焦加速后，靠离子打击加工件的动能，或将工件的原子撞击出来(撞击效应)，或将靶材的原子撞出后飞溅沉积到工件表面上（溅射效应），或直接将离子束中的离子打入工件表层之内(注入效应)。可实现对材料的“毫微米级”或“原子级”加工。靠微观机械撞击能量。 一、离子束加工原理 利用离子源产生离子。 在真空中加速聚焦，形成高速度能的离子束流，打击到工件表面，实现材料的剥离、沉积、注入和改性等特种加工。 离子束加工的物理基础 是离子射到材料表面时，所发生的撞击效应、溅射效应和注入效应。 二.特点： 1.加工精度高、容易精确控制。 2.因为在真空中进行加工，所以污染小。 3.加工应力、变形极小。 三.离子加工的分类： 主要分四类，利用离子撞击和溅射效应的离子刻蚀， 离子沉积， 离子注入加工， 离子镀。 四.离子束加工的应用 主要利用离子束对材料进行成形或表面改性的加工方法。应用在3个领域。 1.刻蚀加工 离子刻蚀是从工件上通过撞击溅射去除材料。通常采用氩离子轰击刻蚀，工作时必须使用惰性元素保护。 2.镀膜加工 离子镀膜有：溅射沉积、离子镀二种，离子镀附着力强、膜层不易脱落。 3.注入加工 是向工件表面注入离子，不受热力学限制注入任何离子，是改善金属表面性能方面的另一有效途径。 四.电解加工基本设备 电解加工设备，主要包括：直流电源、机床、电解液系统、自动控制系统。 1.直流电源 对电压要求:8～24V，在一定范围可调。同时要求加工电流较大，几千到上万安培。 2.机床 足够刚度、工具电极具有稳定进给速度、机床精度高、防腐绝缘性能好、安全保护等。 3.电解液系统 连续、平稳向加工区供给足够压力、流量、合适温度和清洁的电解液 五.电解加工工艺及其应用 电解加工主要有下面几个应用范围 1.深孔和深小孔加工 ⑴.固定式电解加工。 ⑵.移动式电解加工 2.型孔的加工，现场主要采用端面进给法。 3.型腔的加工，采用电解加工一道工序完成型腔，提高生产率，降低制造成本。 普通电解加工 电液束的加工 混气电解加工：将具有一定压力的气体与电解液混合后，再送入加工区进行电解加工。 * 特点：提高了加工质量、简化了工具阴极设计及制造的过程、加工速度低 垂直交互式混合腔 4-3.电解磨削 一.电解磨削的基本原理和特点 是由电解加工和磨削加工相结合的复合加工。砂轮接阴极、工件接阳极，加工区喷入电解液。 加工过程由于电解作用在阳极表面形成钝化膜，产生活化作用，使电解加工继续进行。 电解磨削加工是电解加工和磨削加工交替进行。 特点：⑴.加工材料广，加工效率高。 ⑵.加工精度和表面质量好，基本无磨削裂纹和烧伤 ⑶.砂轮磨损量小、加工成本低。 二.影响电解磨削生产率和加工质量的因素 ㈠.影响生产率的主要因素 ⑴.电化学当量。⑵.电流密度。⑶.磨轮（阴极）与工件间的导电面积。⑷.磨削压力。 ㈡.影响加工精度的因素 ⑴.机械因素。⑵.电解液。⑶.阴极的导电面积。⑷.被加工材料的性质。 ㈢.影响表面粗糙度的因素 ⑴.电参数。⑵.电解液。⑶.工件材料的性质。⑷.机械因素 三.电解磨削用电解液及其设备 ㈠.电解液 选择原则：1.使金属表面生成结构紧密、粘附力强的钝化膜2.导电性好、以获得高生产率。3.不锈蚀机床和工具。4.对人体无危害。5.经济性好、价格便宜、来源丰富。 ㈡.电解磨削用设备 直流电源：电压可调5～20v、电流10～1000A。 电解液系统：离心泵、耐酸腐蚀、过滤和沉淀装置。 电解磨床：与普通磨床相同 电解砂轮：具有良好导电性的专用砂轮。 四.电解磨削的应用 主要用于磨高硬度材料，如：硬质合金刀具、各种量具、挤压模具、拉伸模具等。 形状：深小孔、薄壁筒、细长轴、电解研磨、珩磨加工复杂型面的零件。 1.硬质合金刀具的电解磨削 2.硬质合金轧辊的电解成型磨削 3.电解珩磨、研磨的电解加工 4-4.电铸和涂镀加工 一.电铸加工 1.原理：用导电的原模做阴极，电铸材料做阳极，用电铸材料的盐作电铸液，在电化学作用下，阳极金属以正离子形式溶电解液，在阴极表面得到电子沉积在阴极表面。 2.特点：⑴.准确精密复制复杂型面和细微纹路。⑵.获得尺寸精度高、表面粗糙度好的复制品。⑶.适应