高能束加工 题目

第六章电子束和离子束加工一、课内习题及答案1．电子束加工和离子束加工在原理上和在应用范围上有何异同？答：二者在原理上的相同点是均基于带电粒子于真空中在电磁场的加速、控制作用下，对工件进行撞击而进行加工。

其不同处在于电子束加工是基于电能使电子加速转换成动能，在撞击工件时动能转换成热能使金属熔化、气化而被蚀除。

而离子束加工是电能使质量较大的正离子加速后，打到工件表面，是靠机械撞击能量使工件表面的原子层变形、破坏或切除分离，并不发热。

在工艺上：有离子刻蚀、溅射沉积、离子镀、离子注入（表面改性）等多种形式，而不像电子束加工，有打孔、切割、焊接、热处理等形式。

2．电子束加工、离子束加工和激光加工相比各自的适用范围如何，三者各有什么优缺点？答：三者都适用于精密、微细加工，但电子束、离子束需在真空中进行，因此加工表面不会被氧化、污染，特别适合于“清洁”、“洁净”加工。

离子束主要用于精微“表面工程”，激光因可在空气中加工，不受空间结构的限制，故也适用于大型工件的切割、热处理等工艺。

3．电子束、离子束、激光束三者相比，哪种束流和相应的加工工艺能聚焦得更细？最细的焦点直径大约是多少？答：激光聚焦后焦点的直径取决于光的波长。

波长为0.69μm的红色激光，聚焦后的光斑直径很难小于1μm，因为聚焦透镜有像差等误差。

二氧化碳气体激光器发出1.06μm的红外激光，其焦点光斑直径更大。

波长较短的绿色激光和准分子激光器可获得较小的焦点，常用于精密、微细加工。

电子束最佳时可获得0.25μm的聚焦直径，可用于制作大规模集成电路的光刻。

如果用波长很短的X光射线（波长为10-9~10-10m，即1~0.1nm），可得到0.1μm 左右的聚焦直径。

4．电子束加工装置和示波器、电视机的原理有何异同之处？答：它们都有一个电子枪用来发射电子，使电子奔向高电压的正极，而后再用线圈（电磁透镜）进行聚焦，用电场进行偏转，控制扫描出图形来。

只不过电子束加工装置的功率较大，而示波器、电视机的功率较小而已。

激光、电子束的工业应用特点比较1 基本工作原理激光焊接采用连续或脉冲激光束加以实现，激光产生原理如图1-1所示。

对于激光焊接而言，按其原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。

功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢；功率密度大于105~107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成。

孔穴。

，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点[1]。

图1-1 激光产生基本原理其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。

激光深熔焊接一般采用连续激光光束完成材料的连接，其冶金物理过程与电子束焊接极为相似，即能量转换机制是通过。

小孔。

（Key-hole）结构来完成的。

在足够高的功率密度激光照射下，材料产生蒸发并形成小孔。

这个充满蒸气的小孔犹如一个黑体，几乎吸收全部的入射光束能量，孔腔内平衡温度达2500 ℃左右，热量从这个高温孔腔外壁传递出来，使包围着这个孔腔四周的金属熔化。

小孔内充满在光束照射下壁体材料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁包围着熔融金属，液态金属四周包围着固体材料（而在大多数常规焊接过程和激光传导焊接中，能量首先沉积于工件表面，然后靠传递输送到内部）。

孔壁外液体流动和壁层表面张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。

光束不断进入小孔，小孔外的材料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定状态。

就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属充填着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。

具体过程如图1-2所示。

图1-2 激光热导焊和深熔焊原理图电子束是由电子枪产生并发射的，电子是物质的一种基本粒子，通常情况下他们围绕原子核高速运转。

当给电子一定的能量，他们能脱离轨道跃迁出来。

加热一个阴极，使得其释放并形成自由电子云，当电压加大道30到200kv时，电子将被加速，并向阳极运动。

吉大17春学期《特种加工》在线作业二
一、单选题（共 10 道试题，共 40 分。

）
1. 高功率密度的电子束加工适于( )
A. 钢板上打孔
B. 工件表面合金化
C. 电子束曝光
D. 工件高频热处理
正确答案：A
2. 线切割加工中，在工件装夹时一般要对工件进行找正，罕见的找正方法有( )
A. 拉表法
B. 划线法
C. 电极丝找正法
D. 固定基面找正法
正确答案：A
3. 在线切割加工中，加工穿丝孔的目的有( )
A. 保障零件的完整性
B. 减小零件在切割中的变形
C. 容易找到加工起点
D. 提高加工速度
正确答案：A
4. 在使用线切割加工较厚的工件时，电极丝的进口宽度与出口宽度相比( )
A. 相同
B. 进口宽度大。

高能束流加工技术的现状及发展一、引言高能束流加工技术是一种先进的制造加工技术，其利用高能束流对材料进行加工处理，可以实现高精度、高效率、低损伤的加工效果。

随着科技的不断进步和应用领域的不断扩展，高能束流加工技术已经成为了当前最具前景和潜力的制造加工技术之一。

二、高能束流加工技术的基本原理1. 高能束流的产生高能束流包括电子束、离子束和激光束等。

其中，电子束和离子束是通过电子枪或离子源产生，并通过磁场聚焦形成细小且密集的束流；激光束则是通过激光器产生，并通过透镜系统聚焦形成极小直径的光斑。

2. 高能束流与材料相互作用当高能束流与材料相互作用时，会发生以下几种物理过程：撞击效应、热效应、化学效应和辐射效应。

其中，撞击效应主要指由于高速粒子与固体表面发生碰撞而导致表面变形或破裂；热效应主要指由于高能束流的能量被转化为材料内部的热能而导致材料熔化或蒸发；化学效应主要指由于高能束流与材料发生化学反应而导致表面化学性质的改变；辐射效应主要指由于高能束流所产生的辐射而导致材料受到辐射损伤。

3. 高能束流加工技术的基本过程高能束流加工技术包括预处理、加工和后处理三个基本过程。

其中，预处理主要是对待加工材料进行表面清洗和处理，以确保其表面光洁度和化学性质符合加工要求；加工过程则是将高能束流对材料进行精细加工，包括切割、打孔、雕刻等多种形式；后处理则是对已经完成的产品进行表面处理和质量检测，以确保其符合产品标准。

三、高能束流加工技术在各领域中的应用1. 航空航天领域在航空航天领域中，高能束流加工技术被广泛应用于制造发动机喷口、涡轮叶片等关键部件。

这些部件需要高精度、高强度和高温性能，而高能束流加工技术可以实现对这些部件的精细加工和表面处理，提高其性能和寿命。

2. 电子信息领域在电子信息领域中，高能束流加工技术被广泛应用于制造微电子器件、光学器件等高精度产品。

这些产品需要极高的精度和表面光洁度，而高能束流加工技术可以实现对这些产品的微米级别加工和表面处理。

激光加工技术试题及答案一、单选题（每题2分，共10分）1. 激光加工技术中，激光束的聚焦直径通常在多少范围内？A. 1mm-5mmB. 0.1mm-1mmC. 0.01mm-0.1mmD. 5mm-10mm答案：C2. 下列哪种材料不适合使用激光加工？A. 不锈钢B. 木材C. 陶瓷D. 橡胶答案：D3. 激光切割技术中，切割速度与切割质量的关系是？A. 切割速度越快，切割质量越好B. 切割速度越慢，切割质量越好C. 切割速度与切割质量无关D. 切割速度适中时，切割质量最佳答案：D4. 激光焊接技术中，激光功率与焊接深度的关系是？A. 激光功率越高，焊接深度越浅B. 激光功率越高，焊接深度越深C. 激光功率与焊接深度无关D. 激光功率适中时，焊接深度最佳答案：B5. 激光加工技术中，激光的波长对加工精度的影响是？A. 波长越长，加工精度越高B. 波长越短，加工精度越高C. 波长与加工精度无关D. 波长适中时，加工精度最佳答案：B二、多选题（每题3分，共15分，多选或少选均不得分）1. 激光加工技术的优点包括哪些？A. 加工精度高B. 非接触式加工C. 加工速度慢D. 灵活性强答案：ABD2. 下列哪些因素会影响激光切割的质量？A. 激光功率B. 切割速度C. 材料厚度D. 操作人员技能答案：ABCD3. 激光焊接技术可以应用于哪些材料？A. 金属B. 塑料C. 玻璃D. 陶瓷答案：A4. 激光加工技术中，激光束的稳定性对加工质量的影响包括哪些？A. 影响加工精度B. 影响加工速度C. 影响加工表面质量D. 影响材料的热影响区答案：ABCD5. 激光加工技术在工业生产中的应用包括哪些？A. 精密零件加工B. 电子产品制造C. 医疗设备制造D. 汽车制造答案：ABCD三、判断题（每题1分，共5分）1. 激光加工技术只能在真空环境下进行。

（×）2. 激光加工技术可以实现对材料的无损伤加工。

（×）3. 激光加工技术可以用于精密零件的制造。