等离子体在机械工程中的应用(1).ppt

等离子体弧在机械工程中的应用 武文斌 教授 河南工业大学机电工程学院 2011年9月 非传统加工的概念 非传统加工 （Non-Traditional Machining) 是指应用物理的（力、热、声、光、电）或化学的方法，对具有特殊要求或特殊加工对象（难加工材料、形状复杂或尺寸微小件、低刚度工件等）进行加工的手段。也称特种加工。 1 等离子体弧的基本知识 1.1 什么是等离子体？ 1.2 等离子体弧的特点 1.3 等离子体弧的种类 当任何不带电的普通气体在受到外界的高能激励作用后,部分原子中的电子脱离原子核束缚成为自由电子,原子因失去电子而成为带正电的离子,这样原来中性气体就因电离而转变成由大量自由电子、正电离子和部分中性原子组成的宏观仍呈电中性的电离气体,这类气体称为等离子体。等离子体被认为是继固态、液态和气态三种形态之外的第四态物质即等离子态。 等离子体的产生 等离子体科学 等离子体是包含足够多的正负电荷数目近于相等的带电粒子的非凝聚系统。 等离子体科学是一门典型的物理、化学和材料等学科的交叉科学，它包含了电磁学、空气动力学、化学反应动力学和表面科学等分支学科。 1.2 等离子体弧的特点 温度高能量集中 有高的导电和导热性能 具有较大的冲击力 比一般电弧稳定 各项有关参数的调节范围广 1.3 等离子体弧的种类 采用回旋气流法原理的喷枪 2 等离子体弧在机械工程中应用 2.1 等离子体弧切割 2.2 等离子体弧焊接 2.3 金属薄板等离子体弧柔性成形 2.4 等离子熔射成形 2.5 等离子体表面改性技术 2.6 等离子体喷涂 2.7 等离子体抛光 2.1 等离子体弧切割 气割与等离子弧切割对比 等离子弧切割实例—破口 2.2 等离子体弧焊接 等离子体表面修复技术 2.2 等离子体弧焊接 2.3 金属薄板等离子体弧柔性成形 成形件展示 成形件展示 成形件展示 2.4 等离子熔射成形 2.4 等离子熔射成形 2.5 等离子体表面改性技术 等离子体表面改性技术主要内容 2.6 等离子体喷涂 等离子喷涂机器人 快速制造陶瓷零件技术 2.7 等离子体抛光 欢迎指导 谢 谢！ 汽车门板雏形 S形成形件 封闭圆筒件 成形不同半径的圆弧 等离子熔射成形示意图 等离子熔射成形技术是以等离子射流为热源,在特定工艺条件下,使材料在原模表面集结成形,经被衬、脱模、强化等处理,得到具有一定功能的零件及型腔的制造方法。 　等离子熔射成形法制造模具工艺流程图 　等离子熔射成形薄壁件关键步骤图解 材料表面处理技术是目前材料科学的前沿领域,利用它在一些表面性能差和价格便宜的基材表面形成合金层,取代昂贵的整体合金,节约贵金属和战略材料,从而大幅度降低成本。激光束,电子束,离子束同为高密度束,由于能量密度高,穿透性强,已广泛应用于金属表面改性方面.目前等离子体表面处理因其性能优势和低廉成本，已成为材料科学领域最活跃的研究方向之一。 1、低压（冷）等离子体表面处理技术 （1）、溅射和离子镀 （2）、离子注入 （3）、等离子化学热处理 2、热等离子体表面处理技术 （1）、等离子喷涂 （2）、等离子束表面淬火与合金共渗相变强化 （3）、等离子束熔覆 （4）、微等离子体氧化 试样基体及未处理齿显微组织(150x) 齿与槽部分显微组织(25x) 硬化层（齿）与基体显微组织分布（50x） 硬化层（齿）显微组织（2000x） 等离子弧表面淬火处理后的SEM金相组织 等离子喷涂是以等离子弧为热源的热喷涂，是热喷涂技术中的一种。它以氮、氩等惰性气体作为工作介质，在专用喷枪膛内设置的电场作用下，产生压缩型电弧，弧柱中气体随着电离度的提高而成为等离子体，此时往前枪体的送粉管中输送粉状材料，粉料在等离子焰流中被加热到熔融状态，并高速喷送到被涂工件表面上，形成涂层。 这些涂层一般具有耐磨、耐热、抗腐蚀、抗高温氧化、隔热等特点。 等离子体弧喷枪示意图 纳米结构WC-12Co涂层表面形貌（SEM） 微米结构WC-12Co涂层表面形貌（SEM） 等离子喷涂纳米结构涂层 抛光后所获得的表面形貌 500倍放大 * * 1.1 什么是等离子体？ 气体分子 中性原子 离子 电子 光 热 根据温度不同，等离子体可分为高