《特种加工第5版 含 1CD 教学课件 ppt 作者 刘晋春 赵家齐 哈尔滨工大 等编 第九章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《特种加工第5版 含 1CD 教学课件 ppt 作者 刘晋春 赵家齐 哈尔滨工大 等编 第九章（55页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章 其他特种加工,第一节 化学加工 第二节 等离子体加工 第三节 磨料流加工 第四节 水射流切割 第五节 磁性磨料研磨加工和磁性磨料电解研磨加工 第六节 铝合金微弧氧化表面陶瓷化处理技术,第一节 化学加工,一、化学铣切加工 二、光化学腐蚀加工 三、化学抛光 四、化学镀膜,一、化学铣切加工,(一) 化学铣切加工的原理、特点和应用范围 (二) 化学铣切工艺过程,(一) 化学铣切加工的原理、特点和应用范围,1) 可加工任何难切削的金属材料，而不受任何硬度和强度的限制，如铝合金、钼合金、钛合金、镁合金、不锈钢等。 2) 适于大面积加工，可同时加工多件。 3) 加工过程中不会产生应力、裂纹、毛刺等缺
2、陷，表面粗糙度可达Ra2.51.25m。 4) 加工操作技术比较简单。 1) 不适宜加工窄而深的槽和型孔等。 2) 原材料中缺陷和表面不平度、划痕等不易消除。 3) 腐蚀液对设备和人体有危害，故需有适当的防护性措施。 1) 主要用于较大工件的金属表面厚度减薄加工。 2) 用于在厚度小于1.5mm薄壁零件上加工复杂的形孔。,图9-1 化学铣切加工原理 1工件材料 2化学溶液 3化学 腐蚀部分 4保护层 5溶液 箱 6工作台,(二) 化学铣切工艺过程,1.涂覆 2.刻形或划线 3.腐蚀,图9-2 化学铣切工艺过程,图9-3 刻形尺寸关系示意图 1工件材料 2保护层 3刻形样板 4刻形刀 5应切除的
3、保护层 6蚀除部分,3.腐蚀, 为溶液中金属离子的允许含量，即质量浓度。 百分数均为体积比。,表9-1 加工材料及腐蚀溶液配方,表9-1 加工材料及腐蚀溶液配方,二、光化学腐蚀加工,(一) 照相制版的原理和工艺 (二) 光刻加工的原理和工艺,(一) 照相制版的原理和工艺,1.照相制版的原理 2.工艺过程,2.工艺过程,(1) 原图和照相 原图是将所需图形按一定比例放大描绘在纸上或刻在玻璃上，一般需放大几倍，然后通过照相，将原图按需要大小缩小在照相底片上。 (2) 金属板和感光胶的涂覆 金属板多采用微晶锌板和纯铜板，但要求具有一定的硬度和耐磨性，表面光整、无杂质、氧化层、油垢等，以增强对感光胶膜
4、的吸附能力。 (3) 曝光、显影和坚膜 曝光是将原图照相底片紧紧密合在已涂覆感光胶的金属板上，通过紫外光照射，使金属板上的感光胶膜按图像感光。 (4) 固化 经过感光坚膜后的胶膜，抗蚀能力仍不强，必须进一步固化。 (5) 腐蚀 经坚膜后的金属板，放在腐蚀液中进行腐蚀，即可获得所需图像，其原理如图9-6所示，腐蚀液成分见表9-4。,图9-4 照相制版工艺过程方框图,表9-2 感光胶的配方,表9-2 感光胶的配方,图9-5 照相制版曝光、显影示意图 1金属板 2感光膜 3照相底片 4成像胶膜,表9-3 坚膜液成分和处理时间,图9-6 照相制版的腐蚀原理示意图 1显影后的金属片 2成像胶膜 3腐蚀深
5、度,表9-4 照相制版腐蚀液配方,图9-7 金属板的 腐蚀坡度,图9-8 侧壁保护腐蚀机原理图,图9-9 腐蚀坡度形成原理,(二) 光刻加工的原理和工艺,1.光刻加工的原理、特点和应用范围 2.光刻的工艺过程,2.光刻的工艺过程,(1) 原图和掩膜版的制备 原图制备首先在透明或半透明的聚酯基板上，涂覆一层醋酸乙烯树脂系的红色可剥性薄膜，然后把所需的图形按一定比例放大几倍至几百倍，用绘图机绘图刻制可剥性薄膜，把不需要部分的薄膜剥掉，而制成原图。 (2) 涂覆光致抗蚀剂 光致抗蚀剂是光刻工艺的基础。 (3) 曝光 曝光光源的波长应与光刻胶感光范围相适应，一般采用紫外光，其波长约为0.4m。 (4)
6、 腐蚀 不同的光刻材料，需采用不同的腐蚀液。 (5) 去胶 为去除腐蚀后残留在衬底表面的抗蚀胶膜，可采用氧化去胶法，即使用强氧化剂(如硫酸-过氧化氢混合液等)，将胶膜氧化破坏而去除，也可采用丙酮、甲苯等有机溶剂去胶。,图9-10 光刻的主要工艺过程,图9-11 半导体光刻工艺过程示意图 1衬底(硅) 2光刻薄膜(Si) 3光致抗蚀剂 4掩膜版,三、化学抛光,(一) 化学抛光的原理和特点 (二) 化学抛光的工艺要求及应用,表9-5 常用的化学腐蚀液,(二) 化学抛光的工艺要求及应用,1.金属的化学抛光 2.半导体材料的化学抛光,四、化学镀膜,(一) 化学镀膜的原理和特点 (二) 化学镀膜的工艺要
7、点及应用,第二节 等离子体加工,一、基本原理 二、材料去除速度和加工精度 三、设备和工具 四、实际应用,一、基本原理,(1) 机械压缩效应 电弧在被迫通过喷嘴通道喷出时，通道对电弧产生机械压缩作用，而喷嘴通道的直径和长度对机械压缩效应的影响很大。 (2) 热收缩效应 喷嘴内部通入冷却水，使喷嘴内壁受到冷却，温度降低，因而靠近内壁的气体电离度急剧下降，导电性差，电弧中心导电性好，电离度高，电弧电流被迫在电弧中心高温区通过，使电弧的有效截面缩小，电流密度大大增加。 (3) 磁收缩效应 由于电弧电流周围磁场的作用，迫使电弧产生强烈的收缩作用，使电弧变得更细，电弧区中心电流密度更大，电弧更稳定而不扩散
8、。,图9-12 等离子体加工原理图 1切缝 2喷嘴 3保护罩 4冷却水 5钨电极 6工 质气体 7等离子体电弧 8保护气体屏 9工件,第三节 磨料流加工,一、基本原理 二、磨料流加工的工艺特点 三、粘弹性磨料介质 四、夹具 五、实际应用,图9-13 磨料流加工原理图 1粘性磨料 2夹具 3上部 磨料室 4工件 5下部磨料室 6液压操纵活塞,二、磨料流加工的工艺特点,(1) 适用范围 由于挤压珩磨介质是一种半流动状态的粘弹性材料，它可以适应各种复杂表面的抛光和去毛刺，如各种型孔、型面，像齿轮、叶轮、交叉孔、喷嘴小孔、液压部件、各种模具等等，所以它的适用范围是很广的，而且几乎能加工所有的金属材料，
9、同时也能加工陶瓷、硬塑料等。 (2) 抛光效果 加工后的表面粗糙度与原始状态和磨料粒度等有关，一般可降低到加工前表面粗糙度值的十分之一，最低的表面粗糙度可以达到Ra0.025m的镜面。 (3) 材料去除速度 挤压珩磨的材料去除量一般为0.010.1mm，加工时间通常为15min，最多十几分钟即可完成，与手工作业相比，加工时间可减少90%以上，对一些小型零件，可以多件同时加工，效率可大大提高。 (4) 加工精度 挤压珩磨是一种表面加工技术，因此它不能修正零件的形状误差。,图9-14 加工交叉孔零件的夹具示意图,图9-15 抛光外齿轮的夹具结构原理图,第四节 水射流切割,一、基本原理 二、材料去除
10、速度和加工精度 三、设备和工具 四、实际应用,图9-16 水射流切割原理图,图9-17 水射流喷嘴角度,表9-6 水射流切割的加工参数,表9-7 某些材料水射流加工的切割速度,第五节 磁性磨料研磨加工和磁性磨料电解研磨加工,一、基本原理 二、设备和工具 三、实际应用,一、基本原理,(1) 电化学阳极溶解作用 阳极工件表面的金属原子在电场及电解液的作用下失去电子成为金属离子溶入电解液，或在金属表面形成氧化膜即钝化膜，微凸处比凹处的这一氧化过程更为显著。 (2) 磁性磨料的刮削作用 实际上主要是刮除工件表面的金属钝化膜，而不是刮金属本身，使露出新的金属原子不断阳极溶解。 (3) 磁场的加速、强化作
11、用 电解液中的正、负离子在磁场中受到洛仑兹力作用，使离子运动轨迹复杂化。,图9-18 磁性磨料研磨加工原理,图9-19 磁性磨料电解研磨原理,图9-20 磁性磨料研磨应用实例示意图 a) 研磨内孔 b) 研磨平面 c) 研磨钻头复杂表面 1工件毛坯 2磁极 3磁性磨料,第六节 铝合金微弧氧化表面陶瓷化处理技术,一、微弧氧化后的表面陶瓷层的功能和用途 二、微弧氧化表面处理技术的工艺特点 三、微弧氧化工艺及设备的原理 四、微弧氧化过程的机理电极间的反应的探讨 五、微弧氧化技术在铝、镁、钛等合金中的应用前景,一、微弧氧化后的表面陶瓷层的功能和用途,1.高硬度、抗磨表层 2.减磨表面 3.耐腐蚀表面 4.电绝缘层 5.热稳定、绝热、隔热表层 6.光吸收与光反射表层 7.催化活性表层 8.抑制生物、细菌表层 9.亲生物层,图9-21 生成的陶瓷层与铝合金 原始表面的相对位置,图9-22 微弧氧化工艺及设备原理简图 1脉冲电源 2工件 3不锈钢槽 4工作液 5压缩空气管,图9-23 纺织机械中表面陶瓷 化的耐磨零件,
