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先进加工技术 ------磨料喷射加工(AJM) 组员：马艾逸 韦灿林 朱俊杰 阮蓝聪 张钦庭 常亚楠 唐 夏 覃佳幸 主讲：韦灿林 磨料喷射加工技术 一 性质与加工原理 二 设备和工具 三基本参数 四特点 五 实际应用 什么是磨料喷射加工 50年代初开始在美国应用。以一定压力 （2～13MPa）的气体（空气、氮或二氧化碳）和磨料粉末（直径10～50微米）混合后从直径为0.1～1.2毫米的喷嘴小孔中高速喷出，利用磨料的冲击破坏作用去除工件上的材料。一般使用刚玉或碳化硅磨料，有时还使用玻璃小珠（用于表面抛光）和碳酸氢钠（用于表面清理）。喷嘴孔材料采用硬质合金或蓝宝石。喷嘴一般做成笔杆手柄式，以便于手工操作，也可将喷嘴安装在夹具上，用控制装置进行自动化大批生产。 一、基本原理 4 压缩气体和磨料粉末混合后，从喷嘴小孔中高速喷出，利用磨料的冲击破坏作用去除工件上的材料。 二、加工设备 5 磨料喷射加工的设备主要包括四部分： ①储藏、混合和载运磨料装置； ②工作室； ③粉尘集收器； ④干燥气体供应装置——气源。 粉尘集收器的功率约需500W．它带有过滤器，可以控制粉末微粒在1μm以内。气体压力不小于600～900kPa。气体应经过干燥处理，湿度应小于十万分之五。可以采用用瓶装二氧化碳或氮作为干燥气体。工作地点应有充足的照明。 喷嘴通常由硬质合金材料制造，其寿命取决于所使用的磨料和工作压力。采用碳化硅磨料时，喷嘴的寿命一般为8—15h。采用氧化铝磨料时，喷嘴的寿命一般为20—35h。 磨料必须清洁、干燥，并且经过仔细的筛选分类。磨料通常不能重复使用。因为磨损的或混杂的磨料会使加工性能降低。用于磨料喷射加工的磨料必须是无毒的，并且需要安装和使用完善的粉尘控制装置。因为在磨料喷射加工过程中有可能产生硅尘，对健康有害。工厂中的压缩空气如果没有经过充分的过滤以去除湿气和油．不能作为运载气体。氧气不能用作运载气体，这是因为氧气与工件材料碎屑或磨料混合可能产生强烈的化学反应。 加工类型与常见磨料 加工类型 磨料名称 磨料尺寸（μm) 去毛边和抛光 玻璃球 0.635~1.27 雕刻和抛光 石英砂 约200（目） 切槽 氧化铝 10、20、30 磨料喷射加工过程图解 AJM加工参数 三、加工速度、加工质量及影响因素 10 磨料流量对材料去除速度的影响 11 磨料射流加工中，影响材料去除率的主要因素有：磨料的类型和尺寸、喷嘴口径、结构尺寸、喷嘴与工件表面距离、喷射速度等。图为影响材料去除速度的各种因素。 磨料流量对材料去除速度的影响 喷嘴距离对材料去除速度的影响 12 喷嘴距离对材料去除速度的影响 喷嘴压力对材料去除速度的影响 13 磨料尺度对材料去除速度的影响 14 不同磨料在不同的加工工艺中使用。铝氧土和碳化硅通常用于清洗，切除，去毛刺。抛光和喷丸一般使用玻璃磨料。碳酸氢钠一般用于加工软质金属。磨粒尺寸也非常重要，当磨粒尺寸在15μm-45μm时，切削效果最好。磨粒粉末不可使用，因为不但会降低切削、磨削效率，还容易与工件金属亲和。磨料的流动速率直接影响金属去除率，同样会影响喷嘴的使用寿命。 流速与金属切除率的关系 四、特点 16 能够加工截面细、薄的脆性材料，特别是其他方法难以达到的部位。 由于工具没有接触工件，而且是在金属切除量极微小的情况下逐步切除的，因此很少或不产生热量，故不产生显著的表面损伤。 这种方法具有成本低和功率消耗低的特点。 切除韧性材料时，材料切除速率比较低。 用这种方法加工的零件必须进行一道附加的清洗工序，因为磨粒有可能粘附在表面上。 加工的精度差，而喷嘴的磨损率高。 加工过程中产生大量粉尘，会污染环境。 五、应用 17 磨料喷射加工主要用于： ①玻璃、陶瓷、石英、锗、硅、镓、云母、钨和钛合金等脆硬金属材料的切割，或开窄槽、打小孔和刻蚀等。 ②