02213精密加工與特種加工考點(diǎn)復(fù)習(xí)整理

1、1.領(lǐng)會(huì)：記憶規(guī)定的有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的主要內(nèi)容，并能夠領(lǐng)會(huì)和理解規(guī)定的有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的內(nèi)涵和外延，熟悉其內(nèi)容要點(diǎn)和它們之間的區(qū)別和聯(lián)系，作出正確的解釋、說明和闡述。20%2.掌握：掌握有關(guān)的知識(shí)點(diǎn)，正確理解和記憶相關(guān)內(nèi)容的原理、方法和步驟。40%3.熟練掌握：必須掌握的核心內(nèi)容和重要知識(shí)點(diǎn)。40%第九章電子束和離子束加工一、領(lǐng)會(huì)1.電子束的基本原理電子束的加工是在真空調(diào)件下，利用聚焦后能量密度極高的電子束，以極高的速度（速度可達(dá)1.6105kms

2、）沖擊到工件表面極小的面積上，在極短的時(shí)間內(nèi)，其能量的大部分轉(zhuǎn)化為熱能，使被沖擊部分的工件材料達(dá)到幾千攝氏度以上的高溫，從而引起材料局部熔化和氣化，而實(shí)現(xiàn)加工的目的，稱為電子束熱加工；另一種利用電子束的非熱效應(yīng)，功率密度較小的電子束流和電子膠相互作用，電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能，產(chǎn)生輻射化學(xué)或物理效應(yīng)，使電子膠的分子鏈被切斷或重新組合形成分子量的變化以實(shí)現(xiàn)電子束曝光，可實(shí)現(xiàn)表面微槽或其他幾何形狀的刻蝕加工。2.工藝特點(diǎn)1）由于電子束能夠極其微細(xì)地

3、聚焦，甚至能聚焦到0.1μm，所以加工面積很小，是一種精密微細(xì)的加工方法2）電子束能量密度高，在極微小束斑上能達(dá)到106~109Wcm2，使照射部分的溫度超過材料的熔化和氣化溫度，去除材料主要靠瞬時(shí)蒸發(fā)，是一種非接觸式加工。工件不受機(jī)械力作用，不產(chǎn)生宏觀應(yīng)力和變形，可加工脆性、韌性、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、非導(dǎo)體材料3）由于電子束的能量密度高，且能量利用率達(dá)90%以上，因而加工生產(chǎn)率很高4）可以通過磁場(chǎng)或電場(chǎng)對(duì)電子束的強(qiáng)度、位置、聚焦等進(jìn)行直接控

4、制，所以整個(gè)加工過程便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。5）由于電子束加工在真空中進(jìn)行，因而污染少，加工表面不氧化，特別適用于加工易氧化的金屬及合金材料，及純度要求極高的半導(dǎo)體材料6）價(jià)格昂貴，生產(chǎn)應(yīng)用有一定局限性3.電子束的加工設(shè)備組成：電子槍（獲得電子束）、真空系統(tǒng)（避免與氣體分子之間的碰撞）、控制系統(tǒng)、電源（穩(wěn)定性要求高）4.電子束加工可用于：打孔、切割、蝕刻、焊接（利用電子束作為熱源的焊接工藝）、熱處理、曝光等5.離子束加工的基本原理和特點(diǎn)1）基本

5、原理利用離子束對(duì)材料進(jìn)行成形和表面改性的加工方法。在真空條件下，將離子源產(chǎn)生的離子經(jīng)過電場(chǎng)加速，獲得具有一定速度的離子投射到材料表面，產(chǎn)生濺射效應(yīng)和注入效應(yīng)。離子帶正電荷，其質(zhì)量比電子大數(shù)千、數(shù)萬倍，所以離子束性材料3.超聲波加工的特點(diǎn)1）特別適合加工各種硬脆材料。尤其是電火花等無法加工的不導(dǎo)電非金屬材料，如玻璃、陶瓷、人造寶石、半導(dǎo)體2）加工精度高、表面粗糙度好。加工表面無組織改變、殘余應(yīng)力及燒傷3）工件在加工過程中受力小，對(duì)于加工薄

6、壁、窄縫等低剛度工件非常有利4）加工出工件形狀與工具形狀一致。只要將工具做成不同的形狀和尺寸就可以加工出各種復(fù)雜形狀的型孔、型腔、成形表面，不需要使工具和工件做較復(fù)雜的相對(duì)運(yùn)動(dòng)5）與電火花加工、電解加工相比，采用超聲波加工硬質(zhì)金屬材料的效率低4.超聲波加工設(shè)備組成：超聲波發(fā)生器（將工頻交流電轉(zhuǎn)化成有一定功率超聲頻電信號(hào)以提供往復(fù)運(yùn)動(dòng)和去除被加工材料的能量）、超聲振動(dòng)系統(tǒng)（將高頻振蕩電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械振蕩能。包括：超聲換能器、變幅桿、工具）、

7、超聲加工機(jī)床本體、磨料懸浮液冷卻及循環(huán)系統(tǒng)（工作液最常用水，也用煤油、機(jī)油來提高加工表面質(zhì)量，磨料一般為碳化硼、氧化鋁，加工硬質(zhì)合金用碳化硼，金剛石用金剛石粉，顆粒越大，效率越高，但粗糙度越差）。5.超聲波換能器的作用與形式作用：將高頻電能（大于1.6萬Hz的交流電）轉(zhuǎn)變?yōu)楦哳l率的機(jī)械振蕩（即超聲波）形式：壓電效應(yīng)、磁致伸縮效應(yīng)壓電效應(yīng)：石英晶體、鈦酸鋇等物質(zhì)受到機(jī)械壓縮或拉伸變形，在其兩對(duì)面上將產(chǎn)生電壓；反之在它們兩對(duì)面加一定的電壓，

8、則產(chǎn)生機(jī)械變形現(xiàn)象。晶體片的厚度應(yīng)為聲波半波長或其整數(shù)倍。石英晶體壓電效應(yīng)若弱，鈦酸鋇是前者的20~30倍，但效率及機(jī)械強(qiáng)度差。鋯鈦酸鉛具有兩者優(yōu)點(diǎn)。主要用于超聲波清洗、探測(cè)、小功率超聲波換能器磁致伸縮效應(yīng)：鐵、鈷、鎳及其合金的長度隨著所處的磁場(chǎng)變化而產(chǎn)生伸長或收縮變形現(xiàn)象。鎳在強(qiáng)磁場(chǎng)下收縮，鈦和鈷在磁場(chǎng)中伸長，磁場(chǎng)消失，恢復(fù)原尺寸。為減少渦流損耗，常用純鎳片疊成封閉磁路的鎳棒換能器，常用于中、大功率超聲波加工。鎳棒的長度為超聲波的半波

9、長或整數(shù)倍，使之處于共振狀態(tài)。其不能直接用于加工，必須通過一個(gè)上粗下細(xì)的變幅桿將振幅擴(kuò)大5~20倍6.變幅桿作用與形式作用：擴(kuò)大超聲波換能器的振幅，使之能達(dá)到用于加工的超聲波振幅形式：圓錐型（擴(kuò)大比5~10倍，制造方便）、指數(shù)曲線形（擴(kuò)大比10~20倍，制造困難）、階梯型（擴(kuò)大比20倍以上，易制造，但受負(fù)載阻力時(shí)振幅衰減嚴(yán)重，臺(tái)階處易應(yīng)力集中而疲勞折斷）。截面面積越小，能量密度就越大，振動(dòng)振幅也越大。應(yīng)使振動(dòng)桿的固有頻率等于外激振動(dòng)頻率