微细加工技术-高能束加工.pdf

微细特种加工技术 上海交通大学 朱利民 zhulm@ 1 特种加工概述 特种加工是指传统切削加工以外的加工方法。它 不依靠机械能，主要使用电、化学、光、声、热等 能量去除材料。 特点：工具柔性，适合加工高硬度、高强度材料； 无切削力，适合加工弹性、脆性材料和薄壁件。 2 特种加工概述 电子束加工 高能束加工 离子束加工 激光束加工 电火花成 形加工 电火花加工 电火花线 切割加工 特种加工 电加工 电解加工 电化学加工 电镀、电铸 微细特种加工 超声波加工 水射流加工 3 高能束流加工概述  高能束流加工是特种加工技术的重要分支之一。通 常将激光加工(简称LBM) 、电子束加工(简称EBM) 和离子束加工(简称IBM)称之为高能束加工，亦称三 束加工。 共同之处是以具有很高能量密度的束流，通过一定 的装置在空间传输并在工件表面聚焦，从而去除工 件材料或完成其它用途；  不同之处在于所用的能量载体不同，分别为光子、 电子、离子和水流，因而其加工机理、功能、效果 和使用范围就有所不同。 4 电子束加工 电子束加工概述 电子束加工特点 电子束加工原理 电子束加工应用 电子束加工基本原理： 电子束的发现至今已有一百多年的历史， “阴极射 线”(cathode-ray) 的名称出现甚至还在人们了解电子的性 能之前。20世纪初的1907年，Marcello Von Pirani进一步发 现了电子束作为高能量密度热源的可能性，他第一次用电 子束作了熔化金属的试验，成功地熔炼了钽。 高能量密度电子束加工时将电子束的动能在材料表面转换成 6-9 2 热能，能量密度高达100 W/cm ，功率可达到100kW 。由于 能量与能量密度都非常高，电子束足以使任何材料迅速熔化 或汽化。因此，电子束不仅可加工钨、钼、钽等难熔金属及 其合金，还可对陶瓷、石英等材料进行加工。此外，电子束 的高能量密度使得它在生产过程中的加工效率也非常高。 电子束加工工作原理 旁热阴极  真空条件下，利用电流加热阴 控制栅极 极发射电子束，经控制栅极初 步聚焦后，由加速阳极加速，