特种加工方法及应用综述
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1.热处理:热处理是一种特殊的加工方法,它通过改变材料的组织结构,改变材料的性能,以满足特定的要求。
热处理可以改变材料的硬度、
强度、疲劳强度、耐腐蚀性、抗拉强度等性能。
2.激光加工:激光加工是一种特殊的加工方法,它利用激光束的热能,将材料表面的熔融层切割或熔化,以达到加工的目的。
激光加工可以
实现高精度、高速度、高效率的加工,并且可以实现复杂形状的加工。
3.火花机加工:火花机加工是一种特殊的加工方法,它利用火花机的高速旋转刀具,将材料表面的熔融层切割或熔化,以达到加工的目的。
火花机加工可以实现高精度、高速度、高效率的加工,并且可以实现
复杂形状的加工。
4.电火花加工:电火花加工是一种特殊的加工方法,它利用电火花的高速旋转刀具,将材料表面的熔融层切割或熔化,以达到加工的目的。
电火花加工可以实现高精度、高速度、高效率的加工,并且可以实现
复杂形状的加工。
5.气体保护焊接:气体保护焊接是一种特殊的加工方法,它利用气体保护焊接的高速旋转刀具,将材料表面的熔融层切割或熔化,以达到加
工的目的。
气体保护焊接可以实现高精度、高速度、高效率的加工,
并且可以实现复杂形状的加工。
浅谈特种加工技术及其应用(论文)摘要:介绍特种加工技术的概念、特点、分类,探索电火花加工、复合加工等方面的实际应用与研究发展趋势。
关键词:技术特点;技术种类;发展趋势一、概述传统的机械加工技术对推动人类的进步和社会的发展起到了重大的作用。
随着科学技术的迅速发展,新型工程材料不断涌现和被采用,工件的复杂程度以及加工精度的要求越来越高,对机械制造工艺技术提出了更高的要求。
二、特种加工技术的特点(一)加工范围上不受材料强度、硬度等限制。
特种加工技术主要不依靠机械力和机械能去除材料,而是主要用其他能量(如电、化学、光、声、热等)去除金属和非金属材料,完成工件的加工。
故可以加工各种超强硬材料、高脆性及热敏材料以及特殊的金属和非金属材料。
(二)以柔克刚。
特种加工不一定需要工具,有的虽使用工具,但与工件不接触,加工过程中工具和工件间不存在明显的强大机械切削力,所以加工时不受工件的强度和硬度的制约,在加工超硬脆材料和精密微细零件、薄壁元件、弹性元件时,工具硬度可以低于被加工材料的硬度。
(三)加工方法日新月异,向精密加工方向发展。
当前已出现了精密特种加工,许多特种加工方法同时又是精密加工方法、微细加工方法,如电子束加工、离子束加工、激光束加工等就是精密特种加工:精密电火花加工的加工精密度可达微米级0.5~1um,表面粗糙度可达镜面Ra0.021.1m。
(四)容易获得良好的表面质量。
由于在加工过程中不产生宏观切屑,工件表面不会产生强烈的弹、塑性变形,故可以获得良好的表面粗糙度。
残余应力、热应力、冷作硬化、热影响区及毛刺等表面缺陷均比机械切割表面小,尺寸稳定性好,不存在加工中的机械应变或大面积的热应变。
特种加工的主要应用范围有1.加工各种难切削材料。
如硬质合金、钛、合金、耐热钢、不锈钢、淬硬钢、金刚石、红宝石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高熔点的金属及非金属材料。
2.加工各种特殊复杂零件的三维型腔、型孔、群孔和窄缝等。
特种加工特点及应用特种加工是指对特殊材料、特殊形状的工件进行加工的一种工艺,其主要特点是加工难度大、工艺复杂、技术要求高、加工精度高等。
特种加工通常需要特殊的机械设备和加工工具,以及专门的操作和工艺掌握。
本文将从特种加工的定义、特点和应用领域三个方面进行详细描述。
首先,特种加工的定义是对特殊材料、特殊形状的工件进行加工的一种工艺。
特殊材料可以是高硬度材料如超硬材料、高温材料如钨钼合金等,亦或是具有特殊性能和特殊用途的材料如陶瓷材料、复合材料等。
特殊形状的工件可以是非常复杂的内外形状如齿轮、螺纹、电极等。
特种加工的目的是在保证工件材料性能的同时,满足特殊形状和尺寸的要求。
其次,特种加工的特点主要表现在以下几个方面。
首先,加工难度大。
特种材料具有较高的硬度、韧性以及热传导性能等,对机械设备和加工工具的性能要求较高,加工过程中易产生刀具磨损、工件变形等问题。
其次,工艺复杂。
特种材料及其特殊形状的工件加工需要经过多道工序,其中包括切削、磨削、电火花加工(EDM)、激光加工等多种工艺。
再者,技术要求高。
特种加工需要操作人员具备较高的技术水平和丰富的实际经验,对于加工工艺参数的选择和控制要求精细。
最后,加工精度高。
特种工件通常对尺寸、形状和表面质量等要求较高,因此特种加工需要具备较高的加工精度和加工表面的光洁度。
最后,特种加工在许多领域有着广泛的应用。
首先,在航空航天领域,许多航空发动机零件、航天器外壳等都采用了特种加工技术。
其次,在模具制造领域,由于特种材料具有高硬度、高耐磨性和高抗腐蚀性能,因此特种加工广泛应用于模具的加工和制造。
再者,在医疗器械制造领域,特种加工技术可以用于人工骨、人工关节等医疗器械的加工和制造。
此外,特种加工还在光学器件制造、微电子器件制造、汽车零部件制造等领域得到了广泛的应用。
综上所述,特种加工是一种对特殊材料、特殊形状的工件进行加工的工艺,其具有加工难度大、工艺复杂、技术要求高、加工精度高等特点。
特种加工应用领域及现状特种加工是一种对材料进行定制化处理的加工方法,通过改变材料的物理、化学、表面性能等方面,使其具备特定的功能和适应特定应用环境的能力。
特种加工的应用领域非常广泛,涵盖了许多行业,如航空航天、汽车制造、电子电器、建筑材料等。
下面将从这些行业的角度,介绍特种加工的应用领域及现状。
一、航空航天航空航天是特种加工的重要应用领域之一。
在航空领域,特种加工可以提高材料的强度、耐磨性和耐腐蚀性,以及减轻材料的重量。
例如,通过表面处理技术,可以使航空发动机叶片具备更好的抗氧化性和抗腐蚀性,提高发动机的使用寿命。
此外,特种加工还可以应用在航空材料的调质、表面镀层等方面,提高材料的机械性能和安全性能。
二、汽车制造在汽车工业中,特种加工也被广泛应用。
特种加工可以提高汽车零部件的强度、硬度和耐磨性,提高汽车的性能。
例如,通过热处理技术,可以改善发动机缸体的强度和耐腐蚀性,提高发动机的工作效率。
此外,特种加工还可以应用在汽车零部件的焊接、变形控制等方面,提高汽车的安全性和可靠性。
三、电子电器特种加工在电子电器行业中也有广泛的应用。
通过特种加工,可以改善电子电器材料的导电性、绝缘性、耐高温性和抗腐蚀性,提高电子电器的性能和可靠性。
例如,特种加工可以应用在半导体材料的精确控制和微细加工方面,提高电子器件的制造精度和效率。
此外,特种加工还可以应用在电路板的表面处理、封装材料的测试和调节等方面,提高电子电器产品的可靠性和寿命。
四、建筑材料特种加工在建筑材料领域也有重要的应用。
通过特种加工,可以改变建筑材料的表面性能、耐久性和装饰效果,提高建筑物的质量和品质。
例如,特种加工可以应用在混凝土材料的强度调控、防水处理和温度控制等方面,提高建筑物的稳定性和耐候性。
此外,特种加工还可以应用在金属材料的防腐、防锈和阻尼处理等方面,提高建筑物的安全性和舒适性。
特种加工的现状主要集中在材料表面处理、热处理和化学处理等方面。
随着科学技术的发展和技术水平的提高,特种加工的方法和技术正在不断创新和完善。
特种加工技术总结引言特种加工技术是指利用特殊的加工方法和工艺,对特定材料进行处理、加工和改性的技术手段。
随着科技的发展和工业的进步,特种加工技术得到了广泛的应用和发展。
本文将对几种常见的特种加工技术进行总结和介绍。
1. 表面处理技术表面处理技术是一种通过改变材料表面的特性和性能,来满足特定要求的加工方法。
常见的表面处理技术包括:1.1. 电镀技术电镀是利用电解反应将一层金属沉积在材料表面的一种加工方法。
通过电镀可以提高材料的耐腐蚀性、硬度和光泽度。
常见的电镀技术有镀铬、镀镍、镀金等。
1.2. 涂层技术涂层技术是将一层涂料或薄膜覆盖在材料表面的一种加工方法。
通过涂层可以增加材料的耐磨性、耐腐蚀性和防护性能。
常见的涂层技术有喷涂、浸涂、喷淋等。
1.3. 氮化处理氮化处理是将材料暴露在氮气或含氮气体环境中,利用化学反应使材料表面形成一层氮化物的加工方法。
氮化处理可以提高材料的硬度、耐磨性和耐蚀性。
常见的氮化处理方法有氮气渗透、离子氮化等。
2. 热处理技术热处理技术是通过控制材料的加热和冷却过程,改变材料的组织结构和性能的加工方法。
常见的热处理技术包括:2.1. 淬火淬火是将材料加热到适当的温度,然后迅速冷却,使材料形成马氏体或贝氏体的加工方法。
通过淬火可以提高材料的硬度和强度,但也会使材料变脆。
常见的淬火方法有油淬、水淬等。
2.2. 回火回火是将经过淬火处理的材料加热到适当的温度,然后缓慢冷却的加工方法。
通过回火可以减轻材料的脆性和内应力,提高材料的韧性和强度。
常见的回火方法有低温回火、中温回火等。
2.3. 焊后热处理焊后热处理是将焊接接头进行热处理的加工方法,旨在消除焊接产生的应力和改善接头性能。
常见的焊后热处理方法有焊接后回火、焊后退火等。
3. 精密加工技术精密加工技术是一种通过高精度的设备和控制手段,对材料进行精细和精确的加工的技术。
常见的精密加工技术包括:3.1. 放电加工放电加工是利用电脉冲进行烧蚀和加工的一种高精度加工方法。
写出五种特种加工的方法一、电火花加工⒈ 加工原理电火花加工是利用工具电极和工件电极之间的脉冲放电产生的高温,去除工件上多余的材料,使工件达到预定的尺寸和表面粗糙度要求。
有两种在生产中应用最广泛的电火花加工方法。
一种是用一定形状的电极工具(常用的电极工具是石墨、铜或其合金)进行电火花穿孔或电火花成型;另一种是用灯丝(一般是钼丝、钨丝或铜线)电极加工二维轮廓形状的WEDM。
WEDM还可以根据电极丝的走丝速度分为两种:快走丝和慢走丝。
⒉ 工艺特点及应用范围电火花加工工具不与工件直接接触,没有切削力,所以对机床加工系统的刚性要求不高;电火花加工可以加工任何由导电材料制成的工件,不受工件材料的强度、硬度、脆性和韧性的影响。
为耐热钢、淬火钢、硬质合金等耐火材料的加工提供了有效的加工手段。
电火花加工应用广泛,如加工各种孔、曲孔、微小孔和曲腔、切割、刻字和表面强化等。
二、电解加工⒈ 加工原理电解加工是通过金属在电解液中的电化学阳极溶解,对工件进行加工成型。
⒉ 工艺特点及应用范围电解加工的生产效率极高,约为电火花加工的5~10倍;电解加工可以加工形状复杂的型面(例如汽轮机叶片)或型腔(例如模具);电解加工中工具不和工件直接接触,加工中无切削力作用,加工表面无冷作硬化,无残余应力,加工表面周边无毛刺,能获得较高的加工精度和表面质量,表面粗糙度ra可达0.2~1.25μm,工件的尺寸误差可控制在范围内;电解加工中工具电极无损耗,可长期使用。
电解存在的主要问题是:电解液过滤和循环装置庞大,占地面积大;(2)电解液具有腐蚀性,因此对机床和设备应采取仔细的防腐措施。
电解加工广泛用于加工孔、轮廓、空腔、枪管膛线等。
,常用于倒角和去毛刺。
另外,电化学加工和切削加工的结合(如电解磨削、电解珩磨、电解磨削等。
)往往能取得良好的加工效果。
三、激光加工1. 加工原理激光的亮度极高,方向性极好,波长的变化范围小,可以通过光学系统把激光聚集成一个极小的光束,其能量密度可达108~1010w/cm2(金属达到沸点所需的能量密度为 105~106w/cm2)。
当前特种加工技术的论述与解析摘要:本文探讨了当前特种加工技术的论述与解析。
特种加工技术是指在传统加工技术基础上发展起来的一类高级、多功能的加工方法和工艺。
本文从技术的发展背景、应用领域和技术特点等方面进行了论述和解析。
首先,本文介绍了特种加工技术的发展背景。
随着先进制造技术和工业自动化的发展,传统的加工技术已经无法满足复杂零部件和高精度加工的要求,特种加工技术应运而生。
接着,本文分析了特种加工技术的应用领域。
特种加工技术广泛应用于航空航天、汽车制造、电子电气、精密仪器、医疗器械等领域,其主要用途是实现材料的精密加工、微细加工、表面处理和特殊形状加工等。
然后,本文详细解析了特种加工技术的技术特点。
特种加工技术采用了先进的加工设备和工艺,具有高精度、高效率、高稳定性和高自动化程度等特点。
此外,特种加工技术还涉及到多学科交叉和综合应用,需要工程师和技术人员具备广泛的知识和技能。
最后,本文总结了当前特种加工技术的发展趋势和挑战。
随着科技的进步和产业的发展,特种加工技术将继续推动制造业的转型升级,并面临着新材料、新工艺、智能化和可持续发展等方面的挑战。
本文对当前特种加工技术的论述与解析进行了全面的介绍。
特种加工技术在现代制造领域具有重要的应用价值和发展前景,对于提高产品质量、降低成本和提升竞争力具有重要意义。
正文:1 .引言随着社会的进步和科技的发展,特种加工技术逐渐成为制造业领域的重要组成部分。
特种加工技术是在传统加工技术基础上发展起来的一类高级、多功能的加工方法和工艺,具有广泛的应用前景和巨大的经济效益。
通过引入先进的设备、工艺和材料,特种加工技术可以实现对复杂零部件的精密加工、高精度加工和特殊形状加工等要求。
本文旨在对当前特种加工技术进行论述与解析,探讨其技术特点、应用领域以及发展趋势和挑战。
首先,我们将介绍特种加工技术的背景与发展动因,阐述传统加工技术无法满足现代制造需求的问题。
其次,我们将论述特种加工技术的应用领域,包括航空航天、汽车制造、电子电气等领域,并探讨不同领域对特种加工技术的需求和挑战。
特种加工技术的工作原理和应用1. 引言特种加工技术是一种在常规加工技术的基础上发展起来的一类加工方法,它在加工过程中利用特殊的工艺和设备,对材料进行精确加工和改性处理。
本文将介绍特种加工技术的工作原理和应用,并探讨其在工业生产中的重要性。
2. 工作原理特种加工技术的工作原理通常是通过利用物理、化学、电子等原理以及先进的加工设备,对材料进行精确加工和改性处理。
下面列举几种常见的特种加工技术及其工作原理:•激光加工:激光加工利用高能量激光束对材料表面进行加热和蒸发,从而实现精确切割、打孔和焊接等加工过程。
•电火花加工:电火花加工通过在工件表面产生高频率电火花放电,从而使工件表面产生微细的刻痕和凹坑,实现高精度的加工和修复。
•超声波加工:超声波加工利用超声波振动产生的高频力量,对材料进行微细震动,实现切割、打孔和清洗等加工过程。
•离子束辅助加工:离子束辅助加工是利用启动器在真空环境下加速离子束,使其撞击材料表面,实现表面改性和纳米制造等精细加工过程。
3. 应用领域特种加工技术在许多领域都得到了广泛的应用,下面列举几个典型的应用领域:•航空航天:特种加工技术在航空航天领域中扮演着重要的角色,例如利用激光加工制造航空发动机中的精密零部件,以及利用电火花加工修复和维护航空器的外壳。
•医疗领域:特种加工技术在医疗领域中的应用也非常广泛,例如利用激光加工实现激光手术刀的精确切割和焊接;利用超声波加工制造各种医疗器械和医用材料。
•电子工业:特种加工技术在电子工业中的应用日益增多,例如利用离子束辅助加工制造高精度的半导体器件,利用激光加工实现PCB板的精确刻蚀和焊接。
•汽车工业:特种加工技术在汽车工业中也有重要的应用,例如利用电火花加工制造汽车发动机的高精度缸体和缸盖,利用激光加工实现汽车零部件的精确切割和焊接。
4. 未来发展趋势特种加工技术在工业生产中发挥着重要的作用,随着科技的不断进步和工艺的不断创新,特种加工技术也在不断发展和完善。
特种加工方法及各自的应用1.引言1.1 概述概述部分的内容可以按照以下方式撰写:概述部分可以对特种加工方法及其应用进行简单介绍,提供读者对接下来内容的整体认知和了解。
在本文中,我们将探讨不同的特种加工方法及其在不同领域中的应用。
特种加工方法是指那些非传统的、针对特定需求的加工技术。
与传统加工方法相比,特种加工方法在加工效率、产品质量、加工能力等方面具有更大的灵活性和创新性。
这些特种加工方法通常需要特殊的工艺设备、材料和工艺流程。
本文将深入研究三种常用的特种加工方法,即方法1、方法2和方法3,并对它们的关键要点进行详细阐述。
每种特种加工方法都有其独特的优势和适用领域。
通过了解这些特种加工方法的原理和特点,我们可以更好地应用它们来解决不同领域中的加工问题。
在后续章节中,我们将对每种特种加工方法进行深入探讨,并分析其在工业制造、材料科学、生物医药等领域中的应用。
我们将重点介绍特种加工方法在这些领域中所取得的成就,以及未来的发展方向。
通过本文的研究,读者将能够对特种加工方法有一个全面的了解,并能够根据所学知识来选择适合自己领域的特种加工方法,以提高加工效率和产品质量。
特种加工方法的应用也将在不同领域中发挥重要作用,推动技术进步和产业发展。
参考以上内容,你可以根据自己的理解和需要进行适当调整和修改。
1.2文章结构1.2 文章结构本文主要探讨了特种加工方法及其各自的应用。
文章结构如下:2. 正文2.1 特种加工方法12.1.1 要点12.1.2 要点22.2 特种加工方法22.2.1 要点12.2.2 要点22.3 特种加工方法32.3.1 要点12.3.2 要点23. 结论3.1 总结3.2 应用展望在正文部分,我们将详细介绍三种特种加工方法及其各自的要点。
每种特种加工方法都将包含详细的解释和应用示例,以便读者更好地理解和应用这些方法。
在结论部分,将总结本文的主要观点和论点,并展望特种加工方法在未来的应用前景。
简述特种加工技术的特点及应用领域。
特种加工技术是指在传统的机械加工工艺之外,结合新材料、新工艺和新设备,通过研究和探索创新的加工方法,实现对特殊材料和特殊形状工件的加工和制造。
特种加工技术具有独特的特点和应用领域。
特种加工技术具有高精度加工能力。
在特殊材料和特殊形状的加工过程中,通常需要达到较高的加工精度。
特种加工技术通过采用先进的加工设备和精密的工艺控制,可以实现对工件的高精度加工,保证加工件的尺寸和形状的精度要求。
特种加工技术具有高效率加工能力。
特种加工技术通常采用非传统的加工方法,如激光加工、电火花加工等,这些加工方法具有加工速度快、加工效率高的特点,可以大幅提高加工效率,缩短加工周期,减少生产成本。
特种加工技术具有多功能加工能力。
特种加工技术不仅可以对各种材料进行加工,还可以实现对各种形状的工件进行加工。
例如,激光加工技术可以对金属、陶瓷、塑料等材料进行加工,可以对平面、曲面、复杂形状等工件进行加工,具有广泛的适用性。
特种加工技术具有灵活性和可塑性。
特种加工技术通常采用先进的加工设备和自动化控制系统,可以实现对加工过程的灵活控制和调整,适应不同的加工要求。
同时,特种加工技术还可以根据实际需要进行改进和创新,不断推出新的加工方法和工艺,满足不同行业和领域的加工需求。
特种加工技术的应用领域非常广泛。
首先,特种加工技术在航空航天领域有广泛的应用。
航空航天领域对材料的性能和加工精度要求非常高,特种加工技术可以对航空航天材料进行高精度、高效率的加工,满足航空航天工业的需求。
特种加工技术在电子信息领域也有重要的应用。
随着电子产品的不断发展和更新换代,对电子元器件的加工要求也越来越高。
特种加工技术可以实现对微小、复杂的电子元器件的加工,提高元器件的精度和可靠性。
特种加工技术在生物医学领域也具有重要的应用价值。
生物医学领域对材料的生物相容性和加工精度要求较高,特种加工技术可以实现对生物材料和生物器件的加工,满足医学领域的需求,推动医学科学的发展。
特种加工的应用及使用优势探讨随着科技的不断发展,特种加工技术在现代制造业中的应用越来越广泛。
特种加工是指采用非传统加工方法,利用物理、化学或复合手段对材料进行加工制造,以满足特定零件的设计和功能要求。
本文将从特种加工的基本概念、应用、技术趋势等方面进行探讨,以期为相关制造业提供参考。
特种加工是指采用非传统加工方法,主要包括电火花加工、激光加工、超声波加工、水射流加工等。
这些加工方法根据不同的原理和工艺特点,可用于各种材料的加工,如金属、非金属、复合材料等。
特种加工适用于复杂、精密、低刚度等难加工材料的加工,能够有效提高材料利用率和生产效率。
特种加工在汽车、机械、电子等领域有广泛的应用。
以下是一些具体案例:汽车制造业:汽车发动机是汽车的核心部件,其制造过程中需要高精度、高质量的材料加工。
特种加工中的数控机床、机器人等设备能够实现复杂形状和结构的精确加工,提高发动机性能和可靠性。
机械制造业:在机械制造业中,有些零件对精度和表面质量要求非常高,如精密轴承、液压件等。
特种加工中的电火花、激光加工等工艺能够实现高精度、低成本的加工,提高机械性能和生产效率。
电子制造业:电子制造业中,如半导体、集成电路等产品,对表面质量和精度要求极高。
特种加工中的化学机械抛光、干法刻蚀等工艺能够实现超精表面加工,提高电子产品的性能和可靠性。
随着科技的不断发展,特种加工技术也在不断创新和进步。
以下是一些新兴的技术趋势:数字化特种加工:数字化特种加工是指通过数字建模和仿真技术,对加工过程进行精确预测和控制。
这种技术趋势可以提高加工精度和生产效率,降低废品率和成本。
智能机器人:智能机器人在特种加工中具有广泛的应用前景。
机器人可以实现在线检测、自适应调整等功能,提高生产过程的自动化水平和产品质量。
超高能束加工:随着激光、电子束等超高能束源技术的发展,超高能束加工将成为未来特种加工的一个重要方向。
这种加工方法具有高速度、高精度、环保等优点,可用于各种难加工材料的加工。
特种加工方法及应用综述作者:刘彦伟来源:《中小企业管理与科技·上旬刊》2012年第05期摘要:特种加工是不同于传统加工的加工技术,是为解决传统加工技术无法克服的困难而产生的加工技术。
特种加工的产生和发展,引起了机械制造技术领域内的许多变革:提高了材料的可加工性;改变了零件的典型工艺路线;给产品零件的结构设计带来很大的影响;使得对传统结构工艺的好与坏不得不进行重新衡量。
关键词:激光电火花电化学超声表面质量1 概述自本世纪六十年代以来,随着科学技术的快速发展和生产发展的需要,很多工业部门的尖端科技产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展,所使用的材料愈来愈难加工,零件形状愈来愈复杂,表面精度、粗糙度和某些特殊要求也愈来愈高。
使用传统的加工技术已经难以实现,因此在生产中便出现了一些特种加工方法。
如电火花加工、电化学加工、激光加工、电子束加工、离子束加工、等离子弧加工、超声加工和化学加工等。
它们的共同特点是不是主要依靠机械能,而且工具硬度可以低于被加工材料的硬度。
正因为有这些优点,所以就整体而言,特种加工可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属或非金属材料,且专长于加工复杂、微细表面和低刚度零件,同时有些加工还可以用于进行超精加工、镜面光整加工和纳米级(原子级)加工。
由于我国起步较晚,且原有的工业基础薄弱,因此特种加工设备和整体技术水平与国际先进水平还有不少差距。
2 激光加工激光加工是一种崭新的加工方法。
激光加工具有诸多优点,激光加工不需要加工工具、而且加工速度快、表面变形小,可以加工各种材料,所以自六十年代初发展以来,已经在生产实践中得到了愈来愈普遍的应用。
激光之所以能被用来进行加工,是因为与普通光相比具有很多优良的特性。
如激光和电波具有相干性、单色性好、方向性和聚焦性好等特点。
作为一种特种加工技术,激光加工主要用于焊接、切割、表面处理、打孔和钎焊等方面。
由于激光能够聚集到与电子束同样的能量,提高能量密度,因此在焊接时能提高焊接速度和焊缝的深宽比。
特种加工方法及应用综述摘要:特种加工是不同于传统加工的加工技术,是为解决传统加工技术无法克服的困难而产生的加工技术。
特种加工的产生和发展,引起了机械制造技术领域内的许多变革:提高了材料的可加工性;改变了零件的典型工艺路线;给产品零件的结构设计带来很大的影响;使得对传统结构工艺的好与坏不得不进行重新衡量。
关键词:激光电火花电化学超声表面质量1 概述自本世纪六十年代以来,随着科学技术的快速发展和生产发展的需要,很多工业部门的尖端科技产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展,所使用的材料愈来愈难加工,零件形状愈来愈复杂,表面精度、粗糙度和某些特殊要求也愈来愈高。
使用传统的加工技术已经难以实现,因此在生产中便出现了一些特种加工方法。
如电火花加工、电化学加工、激光加工、电子束加工、离子束加工、等离子弧加工、超声加工和化学加工等。
它们的共同特点是不是主要依靠机械能,而且工具硬度可以低于被加工材料的硬度。
正因为有这些优点,所以就整体而言,特种加工可以加工任何硬度、强度、韧性、脆性的金属或非金属材料,且专长于加工复杂、微细表面和低刚度零件,同时有些加工还可以用于进行超精加工、镜面光整加工和纳米级(原子级)加工。
由于我国起步较晚,且原有的工业基础薄弱,因此特种加工设备和整体技术水平与国际先进水平还有不少差距。
2 激光加工激光加工是一种崭新的加工方法。
激光加工具有诸多优点,激光加工不需要加工工具、而且加工速度快、表面变形小,可以加工各种材料,所以自六十年代初发展以来,已经在生产实践中得到了愈来愈普遍的应用。
激光之所以能被用来进行加工,是因为与普通光相比具有很多优良的特性。
如激光和电波具有相干性、单色性好、方向性和聚焦性好等特点。
作为一种特种加工技术,激光加工主要用于焊接、切割、表面处理、打孔和钎焊等方面。
由于激光能够聚集到与电子束同样的能量,提高能量密度,因此在焊接时能提高焊接速度和焊缝的深宽比。
且由于焊缝很窄,故能减小变形。
激光焊的有力竞争者是电子束焊,但是相对于电子束来说,激光焊很大优点就是完全不需要真空室;缺点是合适的焊接速度范围比电子束焊窄,且速度较慢。
激光焊是在大气中进行的,必须使用惰性气体保护焊接区,以防止焊缝金属氧化和氮化。
而保护气体对激光焊的熔深有很大的影响。
当然不同的保护气体对不同材料效果都是不一样的。
如对不锈钢进行焊接时,使用单一气体比使用混合气体时的熔深要大。
在使用混合气体时,在二氧化碳或氮气中加氧气时能够增大熔深,而在氦气中加氧气时几乎看不出这样的效果。
激光切割是材料激光加工中采用最广一种工艺,它可以切割塑料、木材、纸张、橡胶、皮革、纤维以及复合材料、金属等。
影响切割质量的因素有:激光振荡模式、透镜焦点位置、辅助气体种类及其压力以及切割速度等。
如辅助气体,切割低碳钢使用氧气;低合金钢用氧气和二氧化碳等气体;木材使用氮气;陶瓷和丙烯塑料使用空气、氧气或氮气;玻璃使用氧气等。
气体压力为1.5~4atm,在不粘附熔渣的原则下压力低为好。
当用恒定功率的激光进行切割时,切割速度选择有一定的范围,过高和过低都是不行的。
通过实验模拟激光加工过程,并使用仪器进行监测影响激光加工的因素,进而可以通过调节这些因素来提高加工的质量。
激光表面处理包括表面硬化(淬火)、表面均匀化、表面合金化、表面包覆以及表面重熔等。
这些处理的目的都是通过对母才表面进行热处理,或在母才表面涂覆金属或陶瓷粉末,使零件内部保持母才原有的韧性,而其表面具有与母才不同的性能,既提高了表层的硬度、耐磨性、耐蚀性或耐热性。
激光打孔是激光加工技术之一,它可以对几乎所有的材料进行打孔;用传统的机械打孔时工具必须接触被加工材料,材料硬时工具磨损严重,而激光打孔是非接触式加工,不存在工具磨损问题,并可以在大气或保护气体中进行;激光打孔使用激光作热源,其能量密度大,瞬间即可打出孔来,打孔周期极短;激光打孔的孔径范围很大,从小孔到很大的孔都能加工;用机械法打斜孔时,如果工具在材料上滑动就无法进行,而激光打孔时,即使孔的斜度很大也能轻易处孔。
近年来,激光硬钎焊和软钎焊作为激光技术的新用途而迅速被推广。
激光钎焊的加热时间可短到瞬息程度,其加热区可以局限在所需之处,并且热量输入可以通过激光束直径、功率及照射时间简便可靠地进行控制。
3 超声加工超声加工也称超声波加工,不仅可以加工硬质合金、淬火钢等硬脆性金属材料,而且还可以加工玻璃、陶瓷、半导体锗和硅片等不导电的非金属硬脆材料,同时还可以用于清洗、焊接和探伤等。
它的原理是利用工具端面作超声频振动,通过磨料悬浮来加工材料。
超声加工是磨粒在超声振动作用下的机械撞击和抛磨作用以及超声空化作用的综合结果。
超声加工的特点有:①适合于各种硬脆材料,特别是不导电的非金属材料,如玻璃、陶瓷、石英、宝石和金刚石等;②由于工具可用较软的材料做成复杂的形状,故不需要使工具和工件做比较复杂的相对运动,因此超声加工机床结构简单;③由于去除加工材料是靠极小磨料瞬时局部的撞击作用,故工件表面的宏观切削力、切削应力、切削热都很小,不会引起变形及烧伤,表面粗糙度也较好,而且还可以加工薄壁、窄缝、低刚度零件。
超声加工的精度,除受机床、夹具精度影响外,主要与磨粒粒度、工具精度及其磨损情况、工具横向振动大小、加工深度、被加工材料性质等有关。
超声加工的表面粗糙度取决于每粒磨粒每次撞击工件表面后留下的凹痕大小,它与磨粒颗粒的直径,被加工材料的性质,超声振动的振幅以及磨粒悬浮液的成分等有关。
当磨粒尺寸较小、工件材料硬度较大、超声振幅较小时,加工表面粗糙度将得到改善,但生产率将随之下降。
4电火花加工电火花加工又称放电加工,原理是基于工具和工件(正、负电极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除多余的金属,以达到对零件的尺寸、形状及表面质量预定的加工要求。
每次电火花腐蚀的微观过程是电场力、磁力、热力、流体动力、电化学和胶体化学等综合作用的过程。
这一过程大致可分为以下四个连续的阶段:极间介质的电离、击穿,形成放电通道;介质热分解、电极材料熔化、气化热膨胀;电极材料的抛出;极间介质的消电离。
电火花加工的主要优点:①适合于难切削材料的加工。
②可以加工特殊及复杂形状的零件。
同时它也有许多局限性:①主要用于加工金属等导电材料,但在一定条件下也可加工半导体和非导体材料。
②一般加工速度较慢。
③存在电极损耗。
但由于电火花加工具有许多传统切削加工无法比拟的优点,因此其应用领域日益扩大。
按工具电极和工件相对运动的方式和用途的不同,大致可分为电火花穿成型孔加工、电火花线切割、电火花磨削和镗磨、电火花同步共轭回转加工、电火花高速小孔加工、电火花表面强化于刻字六大类。
影响加工精度的因素和通常的机械加工一样,机床本身的各种误差,以及工件和工具电极的定位、安装误差都会影响到加工精度,另外放电间隙的大小及其一致性、工具电极损耗及其稳定性也是影响加工精度的主要因素。
所以在电火花加工过程中要想办法降低工具电极的相对消耗。
电火花线切割加工是在电火花加工基础上发展起来的一种新的工艺形式,其基本原理是利用移动的细金属导线(铜丝或钼丝)作电极,对工件进行脉冲火花放电、切割成形。
根据电极丝的运行速度,电火花线切割机床通常分为两大类:一类是高速走丝电火花切割机床,这是我国独创的电火花线切割加工模式;另一类是低速走丝电火花切割机床。
电火花线切割加工过程的工艺和机理,与电火花成形加工有很多共性。
5电化学加工电化学加工也是一种应用广泛的特种加工。
主要包括从工件上去除金属的电解加工和向工件上沉积金属的电镀、涂覆加工两大类。
电解加工是在电解抛光的基础上发展起来的,利用金属在电解液中的电化学阳极溶解来将工件加工成形与其他加工方法相比有很多突出的特点:①加工范围广,不受金属材料本身力学性能的限制,并可加工叶片、锻模等复杂形面。
②电解加工的生产率较高,约为电火花加工的5~10倍,在某些情况下,比切削的生产率还高,且加工生产率不直接受加工精度和表面粗糙度的影响。
③可以达到较好的表面粗糙度(ra1.25~0.2μm)和±0.1mm左右的平均加工精度。
④由于加工过程中不存在机械切削力,所以不会产生由切削力所引起的残余应力和变形,没有飞边毛刺。
⑤加工过程中阴极工具在理论上不会耗损,可长期使用。
电解加工业有许多弱点和局限性:①不易达到较高的加工精度和加工稳定性。
②电极工具的设计和修正比较麻烦。
③电解加工的附属设备较多,占地面积较多,造价较高。
④电解产物需进行妥善处理,否则污染环境。
除了上述的几种常规的特种加工外,还有一些新的特种加工技术正在迅速发展,如:化学加工、等离子体加工、磨料喷射加工、水射流切割等。
随着科学技术的发展和生产要求的提高,越来越多的特种加工技术将会受到普遍重视和广泛应用。
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