特种加工方法及应用综述
- 格式:doc
- 大小:28.50 KB
- 文档页数:5
特种加工技术的特点及应用特种加工技术是一种相对于传统加工技术而言的高级加工技术,它主要应用于一些对零件精度、形状和表面质量要求较高且传统加工方法无法满足的领域,如航空航天、船舶制造、核能、光电子等领域。
特种加工技术的特点主要有以下几个方面。
首先,特种加工技术具有高精度的特点。
在特种加工技术中,常常采用精密设备和高精度的刀具,通过控制加工参数和优化加工过程,可以实现毫米、亚毫米甚至更高的精度要求。
例如,在卫星制造中,需要对卫星零件进行精密加工,以保证其在太空中的工作性能。
特种加工技术在此方面具有明显的优势。
其次,特种加工技术具有复杂形状加工能力。
在一些领域,零件的形状常常是复杂的,传统加工方法很难满足这些复杂形状的要求。
而特种加工技术通过采用先进的数控技术和特殊的工艺装备,能够实现曲面、曲线、螺旋等复杂形状的加工。
例如,在船舶制造中,船体结构往往是复杂的曲面结构,特种加工技术可以通过数控加工中心加工出具有曲率的船体零件。
此外,特种加工技术还具有高表面质量的特点。
在传统加工方法中,往往难以实现高质量的表面加工,常常需要后续研磨、抛光等工艺来改善表面质量。
而特种加工技术可以通过先进的刀具和工艺流程,直接实现高质量的表面加工。
例如,在光学镜片加工中,特种加工技术可以实现纳米级的表面光洁度,以满足高精度光学设备的要求。
特种加工技术在各个领域有着广泛的应用。
在航空航天领域,特种加工技术可以用于加工各类航空零部件,如发动机叶片、涡轮盘、外壳等,以提高其精度和性能。
在船舶制造领域,特种加工技术可以用于加工船体结构零件,以满足船舶的航行性能和安全要求。
在核能领域,特种加工技术可以用于加工核电站的核电设备和核材料,以确保核安全和生产效率。
在光电子领域,特种加工技术可以用于加工光学镜头、激光器件等光学设备,以提高其精度和性能。
总之,特种加工技术作为一种高级加工技术,具有高精度、复杂形状和高表面质量的特点,在航空航天、船舶制造、核能、光电子等领域有着广泛的应用。
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。
特种加工技术1. 引言特种加工技术是指在工业生产过程中,利用先进的加工设备和工艺,对特殊材料或特殊形状的零件进行加工加工的技术方法。
特种加工技术在许多领域中都有广泛的应用,如航空航天、汽车制造、船舶建造等。
本文将介绍几种常见的特种加工技术,包括电火花加工、激光加工以及电化学加工。
2. 电火花加工电火花加工是一种利用电火花放电来进行加工的技术。
该技术主要用于加工高硬度和脆性材料,如硬质合金、陶瓷等。
其工作原理是利用高压脉冲电流在工件表面产生电火花放电,从而烧蚀掉工件表面的材料。
通过控制放电的时间和能量,可以实现对工件的精细加工。
电火花加工具有以下几个优点: - 能够加工高硬度和脆性材料; - 加工过程中不会产生机械应力; - 可以实现复杂形状的加工。
然而,电火花加工也存在一些限制:- 加工效率相对较低;- 加工精度受到局限。
3. 激光加工激光加工是利用高能量密度的激光束对工件进行加工的技术。
激光加工可以通过烧蚀、熔化、汽化等方式来剥离工件表面的材料。
激光加工具有以下几个特点: - 高加工精度和加工质量; - 高加工速度; - 可以实现对不同材料的加工。
激光加工在航空航天、汽车制造等领域有广泛的应用。
例如,在飞机制造中,激光加工可以用于切割、焊接、打孔等工艺操作。
激光加工的应用还面临一些挑战: - 高能量激光设备的成本较高; - 对工件材料的适应性有限。
4. 电化学加工电化学加工是利用电化学反应对工件进行加工的技术。
它通过在电解液中施加电压,使得工件表面发生氧化、溶解等反应,从而实现加工目的。
电化学加工具有以下优点: - 加工精度高; - 加工过程中不会产生机械应力; - 可以加工高硬度和脆性材料;电化学加工主要用于微小零件加工、细微结构加工、薄板加工等领域。
例如,在电子芯片制造中,电化学加工可以用于进行微细线路的蚀刻。
然而,电化学加工也存在一些限制: - 加工速度较慢; - 加工尺寸受到限制。
5. 总结特种加工技术在现代工业中起着重要作用。
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)。
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。
特种加工总结1000字特种加工是指对某些材料进行特殊处理,以改变其物理、化学或机械性能的加工工艺。
特种加工技术在各个行业中广泛应用,为产品的性能提升和功能创新提供了重要的支持。
本文将对特种加工的常见方法和应用进行总结和拓展。
特种加工的常见方法有很多,其中最常见的包括热处理、表面处理和物理气相沉积等。
热处理是通过加热材料至一定温度,然后使其快速冷却以改变其组织结构和性能的方法。
热处理可以提高材料的硬度、强度和耐磨性,常用于钢铁、铝合金等材料的加工中。
表面处理是通过对材料的表面进行化学处理或涂层,以改善其耐腐蚀性、摩擦性能和外观质量等。
常见的表面处理方法包括电镀、喷涂和溅射等。
物理气相沉积是一种将材料以气体形式使其沉积在基材上的方法,常用于薄膜制备和纳米材料的制备。
特种加工在各个行业中有着广泛的应用。
在汽车制造业中,特种加工可以提高发动机的燃烧效率和排放性能,提高车身的刚度和耐腐蚀性。
在航空航天领域,特种加工可以提高航空发动机的工作温度和工作寿命,提高飞机的载重能力和安全性能。
在电子领域,特种加工可以制备高性能的半导体材料和纳米材料,用于制造高性能的电子元器件和光学器件。
在新能源领域,特种加工可以提高太阳能电池的转换效率和储能设备的充放电效率,促进可再生能源的广泛应用。
特种加工的发展还面临一些挑战。
首先,特种加工技术的研发和应用需要较高的成本和技术门槛,对人才的要求也较高。
其次,特种加工涉及到的材料和工艺繁多,需要在实际应用中进行合理选择和组合,以达到最佳的加工效果。
此外,特种加工还需要面对环境保护和资源可持续利用的问题,如如何减少能源消耗和废弃物产生等。
总之,特种加工是一种重要的加工技术,对提高产品性能和功能创新具有重要意义。
随着科技的不断发展和需求的不断增长,特种加工将会在各个行业中得到更加广泛的应用,同时也需要解决相关的技术和环境问题,以推动特种加工技术的进一步发展。
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。
特种加工特点技术方向摘要:随着社会的进步,在机械加工方面也出现了许多的加工方法。
本文简述了特种加工技术的实际应用与研究发展方向。
关键词:特点;应用;研究方向。
特种加工特点及应用:1、等离子弧加工它是利用电弧放电使气体电离成过热的等离子高温气体流束,靠局部熔化和气化来去除材料的。
等离子体是指正负带电粒子数量大体相等的高温气体,它能受电磁场的约束。
等离子体加工可通过控制高温等离子流,实现切割、熔化、焊接、喷镀以及粉末制造和材料精炼等。
2、水射流切割该种类又称液体喷射加工,是利用(从孔径为0.1~0.5mm的人造蓝宝石喷嘴喷出的)高压(70~400Mpa)高速(300~900m/s)的喷射水流对工件的冲击作用来去除材料的,有时也称水切割或俗称水刀。
水射流切割主要用于加工很薄很软的金属和非金属材料,包括铜、铝、铅等材料及其制品,可代替硬质合金切槽刀具,而且切边的质量很好。
例如:汽车制造业中用于切割石棉刹车片等;还可切割19mm 厚的吸音天花板、10 mm厚的有机玻璃;3、化学加工它是利用酸、碱、盐等化学溶液与金属产生化学反应,使金属腐蚀溶解,改变工件尺寸和形状(甚至表面性能)的加工方法。
其属于成形加工的化学加工法主要有化学铣切(化学蚀刻)、照相制版和光刻。
4、快速成型技术该技术通过计算机辅助设计(CAD)或者三维数字测量仪,将所需要的零件转化为计算机内的电子模型,利用计算机,根据用分层软件获得的零件的CAD 模型某一截面的几何信息,选择性地固化、粘结或熔结特定材料(粉末、层片、熔丝等)某一区域,从而变为一个构成零件实体的水平方向层面,后续的材料与已固化层黏结,逐渐堆积成一个三维实体--零件。
目前具有代表性的快速成型工艺有:光敏树脂液相固化成型、选择性粉末烧结成型、薄片分层叠加成型和熔丝堆积成型。
该技术主要用于模型制造,模具加工以及单件小批量复杂零件制作。
5、电磁成形加工它是利用磁场力使金属坯料变形的高效率成形方法。
特种加工论文概述关于特种加工的综述特种加工,顾名思义就是指那些不属于传统加工工艺范畴的加工方法,它不同于使用刀具、磨具等直接利用机械能切除多余材料的传统加工方法。
特种加工是近几十年发展起来的新工艺,是直接借助电能、热能等各种能量进行材料加工的重要工艺方法。
主要包括电能、热能、声能、光能、化学能和电化学能,有时也结合机械能对工件进行的加工。
特种加工中以采用电能为主的电火花加工和电解加工应用较广,泛称电加工。
特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”,泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法,从而实现材料被去除、变形、改变性能或被镀覆等。
特种加工对材料可加工性和结构工艺性的影响主要表现在以下几个方面:(1)提高了材料的可加工性(2)改变了零件的典型工艺路线(3)改变了试制新产品的模式(4)对产品零件的结构设计带来了很大的影响(5)重新审视了传统的结构工艺性(6)特种加工已经成为微细加工和纳米加工的主要手段。
特种加工的发展方向主要是:提高加工精度和表面质量,提高生产率和自动化程度,发展几种方法联合使用的复合加工,发展纳米级的超精密加工等。
特种加工的起源与发展特种加工是20世纪40年代发展起来的,20世纪40年代发明的电火花加工开创了用软工具、不靠机械力来加工硬工件的方法。
50年代以后先后出现电子束加工、等离子弧加工和激光加工。
这些加工方法不用成型的工具,而是利用密度很高的能量束流进行加工。
对于高硬度材料和复杂形状、精密微细的特殊零件,特种加工有很大的适用性和发展潜力,在模具、量具、刀具、仪器仪表、飞机、航天器和微电子元器件等制造中得到越来越广泛的应用。
特种加工的主要使用领域由于材料科学、高新技术的发展和新产品更新换代日益加快,当今产品又要求具有很高的性价比。
为此,各种新材料、新结构、形状复杂的精密机械零件大量涌现。
所以特种加工技术的主要应用领域是:难加工材料,如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料。
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。
标签: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。
参考文献:[1]张庆茂,刘文今等.送粉时激光熔覆层横截面面积的分析模型.材料热处理学报,2001(4):65~69.[2]刘传绍,赵波等.粗磨粒刚石油石超声绗磨ZrO2陶瓷的延性特征.制造技术与机床.2001(2):36~38.[3]M.Otsu,T.Wada,K.Osakada.Micro-Bending of Thin Spring by Laser Forming and Spark Forming.Annals of the CIRP,2001(5):141~144.[4]向显德著.电化学擦削技术.国防工业出版社,1994.[5]刘晋春,赵家齐,赵万生著.机械工业出版社,2000.。