表面加工技术
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机械制造中的机械加工表面处理技术机械加工是制造业中一项重要的工艺技术,通过对材料进行切削、磨削、冷加工等方式,将材料加工成所需的形状和尺寸。
然而,仅仅满足形状和尺寸要求还不足以满足实际应用的需要,往往还需要对机械零件的表面进行处理,以提高其表面质量、使用寿命和功能。
机械加工表面处理技术是通过改变零件的表面特性,改善其性能,以适应特定工作环境和使用要求。
常见的机械加工表面处理技术有热处理、电镀、喷涂、化学处理等。
1. 热处理热处理是指通过加热、保温和冷却等工艺,使材料的结构和性能发生改变的过程。
常见的热处理方法包括淬火、回火、正火、退火等。
这些方法可以优化材料的硬度、强度、韧性等性能,从而提高零件的抗疲劳和耐磨性能。
2. 电镀电镀是利用电解原理,在机械零件表面镀上一层金属或合金薄层的方法。
通过电镀可以改善零件的耐腐蚀性能、外观光洁度和导电性能,同时还能提高零件的硬度和耐磨性。
3. 喷涂喷涂是将一种涂料喷射到机械零件表面的方法。
喷涂可以提供防腐、防磨、耐高温等特殊性能,同时也可以实现美观的外观效果。
常见的喷涂方式有喷砂、喷漆、喷粉等。
4. 化学处理化学处理是利用化学反应改变机械零件表面的方法。
常见的化学处理方法有酸洗、脱脂、溶解、氧化等。
化学处理可以消除零件表面的氧化皮、污垢,增加表面的粗糙度,从而提供更好的附着力和润滑性。
除了以上常见的机械加工表面处理技术外,还有其他一些高级技术,如等离子渗氮、激光熔覆、等离子刻蚀等。
这些技术更加复杂,适用于特殊领域和高要求的机械零件制造。
在机械制造中,机械加工表面处理技术起着关键的作用。
通过适当的表面处理,不仅可以提高机械零件的质量和性能,还可以降低零件的使用成本和维护成本。
因此,制造企业需要根据实际情况选择适合的机械加工表面处理技术,以满足市场需求和提高竞争力。
总之,机械加工表面处理技术在机械制造中具有重要的地位。
通过热处理、电镀、喷涂、化学处理等方法,可以改善零件的表面性能,提高零件的质量和使用寿命,从而满足不同领域和需求的机械制造要求。
表面处理工艺大全随着科技的不断发展,表面处理工艺在现代制造业中扮演着非常重要的角色。
通过表面处理,可以改善材料的性能、外观和耐久性,满足人们对产品质量和美观度的不断提高。
本文将介绍几种常见的表面处理工艺,包括电镀、喷涂、氧化以及机械加工等。
一、电镀技术电镀是在材料表面镀上一层金属物质的工艺。
它能够提高材料的抗氧化性、耐腐蚀性和外观质量。
电镀工艺主要包括镀金、镀银、镀铜、镀镍等。
其中,镀金常用于精密仪器、珠宝等制品,镀银常用于餐具和装饰品,镀铜和镀镍则广泛应用于家电、汽车零部件等行业。
二、喷涂技术喷涂技术是将液态颜料或涂料通过喷枪均匀地涂覆在材料表面的工艺。
喷涂可以给材料表面增加颜色、纹理或保护层,常用于家具、汽车、建筑等领域。
常见的喷涂方式包括气动喷涂、涂装机器人喷涂和静电喷涂等。
三、氧化技术氧化技术主要指对金属表面进行氧化处理,以形成一层氧化膜来改变材料的性能。
常见的氧化工艺包括阳极氧化和化学氧化。
阳极氧化主要应用于铝材料,可以增强其耐磨性、耐腐蚀性和外观质量。
化学氧化则常用于钢材的表面处理,以提高其耐蚀性和美观度。
四、机械加工机械加工是指通过切削、磨削、钻孔等方式改变材料表面形状和质量的工艺。
机械加工不仅可以去除材料表面的氧化层、污渍等缺陷,还可以提高材料的精度和光滑度。
常见的机械加工工艺包括车削、铣削、研磨和抛光等。
总结:表面处理工艺在现代制造业中起着至关重要的作用。
无论是增强材料的性能,改善外观质量,还是提高产品的耐久性,表面处理都扮演着不可或缺的角色。
电镀、喷涂、氧化和机械加工是常见的表面处理工艺,每种工艺都有着自己的特点和适用范围。
在实际应用中,根据不同的需求和材料特性,可以选择合适的表面处理工艺,以达到最佳的效果。
文章总字数:407字。
表面微细加工技术简介一、表面微细加工技术●表面技术的一个重要组成部分●微电子工业重要的工艺技术基础●工艺精度决定了集成电路的特征尺寸●微米量级、亚微米量级、纳米量级●微型传感器、微执行器(微马达、微开关、微泵等)、微型机器人、微型飞机、微生物化学芯片等表面微细加工技术:●光刻加工电子束加工离子束加工激光束微细加工●超声波加工微细电火花加工电解加工电铸加工1.1 光刻加工●光刻加工●复印图像+化学腐蚀●广泛应用平面器件和集成电路●光刻三要素:光刻胶、掩膜版和光刻机●光刻胶又叫光致抗蚀剂,它是由光敏化合物、基体树脂和有机溶剂等混合而成的胶状液体●光刻胶受到特定波长光线的作用后,导致其化学结构发生变化,使光刻胶在某种特定溶液中的溶解特性改变光刻加工步骤: 1、涂胶、前烘2、曝光3、显影、坚膜(形成窗口)4、腐蚀或刻蚀5、沉积(形成电路)6、去胶曝光:对光刻胶膜进行选择性光化学反应,曝光部分改变在显影液的溶解性光刻胶的种类:●正胶:辐照后溶解性增加分辨率高,在超大规模集成电路工艺中,一般采用正胶●负胶:辐照后溶解性降低分辨率差,适于加工线宽≥3 m的线条曝光时影响分辨率的主要因素:1、掩膜版和光刻胶膜的接触情况2、曝光线平行度3、光的衍射、反射和散射4、光刻胶膜的质量和厚度5、曝光时间6、掩膜版的分辨率和质量曝光方式:●接触式:掩膜与胶膜贴紧曝光●分辨率高,胶膜和掩膜易磨损●低分辨率器件生产>5 μm●接近式:掩膜与胶膜有40μm间隙●避免污损,衍射造成分辨率差●投影式复印法:通过透镜系统使掩膜版图形缩小●精度依赖于光学系统,近紫外光波长(0.35-0.4 μm )●加工极限0.4μm突破光刻极限: 采用短波长光源曝光●深紫外曝光技术(0.2~0.35μm )●合理选择激光的激发物,KrF(248nm), ArF(193nm)●X射线曝光技术(零点几纳米)●线宽0.1 μm●位置对准困难,需防护严格●准分子激光光刻技术●线宽0.2 μm●精确控制剂量方面有待进一步提高腐蚀/刻蚀:●湿法刻蚀:利用酸碱溶液作为腐蚀剂化学反应●优点:选择性好、重复性好、设备简单、成本低●缺点:钻蚀严重、对图形的控制性较差●干法刻蚀:●等离子体腐蚀:利用强电场下气体辉光放电产生的活性基与被腐蚀胶膜发生化学反应,产生挥发性气体而去除选择性好、对衬底损伤较小,但各向异性较差●离子腐蚀:利用具有一定动能的惰性气体的离子轰击集体表面,离子束腐蚀和溅射腐蚀(物理过程)●反应离子刻蚀(RIE:Reactive Ion Etching):离子轰击的物理效应和活性离子的化学效应结合具有前两者优点,同时各向异性和选择性应用最广泛的主流刻蚀技术新一代光刻技术:●接触-接近式→反射投影式→步进投影式→步进扫描式●436nm ~365nm(汞弧灯)→248nm (KrF准分子激光源)●利用光刻印刷细微图形已接近极限,50nm及以下,光学光刻将被其它新技术取代:●X射线光刻技术(XRL)●极紫外光刻技术(EUVL)●电子束投影光刻技术●离子束投影光刻技术●激光辅助直接刻印法(LADI)X射线光刻技术(XRL)●解决100nm以下光刻节点最现实的技术●光源波长0.7-1.3nm●缺点:掩膜衬底的机械性能(已获得较大突破)极紫外光刻技术(EUVL)——软X射线光刻●极紫外光源波长:10-14nm●物质吸收严重,反射光学系统●Mo、Si组成多层膜对13nm有较高的反射系数●若能得到应用,有可能解决≤50nm的光刻技术激光辅助直接刻印法(LADI)●2002年6月,美国普林斯顿大学研制的一种在硅片上制造出更精细结构的新技术●带有待压印线路图的石英压印模●将模子直接压印在硅片上,施加五千万分之一秒的大功率激光脉冲,使硅熔化后,按照模子的图案凝固,●可印出10nm的线路图,四百万分之一秒●《Science》杂志评论:该工艺可维持芯片小型化进程,摩尔定律在接下来的20年里可能仍然有效1.2 电子束加工工作原理:真空条件下,利用电流加热阴极发射电子束,经控制栅极初步聚焦后,由加速阳极加速,通过透镜聚焦系统进一步聚焦,使能量密度集中在直径1~10μm斑点内。
零件加工中的表面处理技术随着工业技术的不断进步,零件加工已不再是简单的机械生产过程,而是成为了具有高度技术含量的复合综合过程。
表面处理技术作为零件加工的重要环节,对于零件的质量、耐用性、外观等方面具有很大的影响。
本文探讨零件加工中常用的表面处理技术,分析各种技术的特点和适用范围,以期为零件制造业提供参考。
一、化学处理技术化学处理技术是利用酸、碱等化学物质将零件表面腐蚀、氧化或还原,以改善、修饰、保护、增强金属表面性能的方法。
其中最常见的化学处理技术包括镀铬、镀锌、磷化和阳极氧化等。
1. 镀铬:镀铬是目前最常见的表面处理技术之一,主要是利用电解沉积法将铬层沉积到零件表面,形成具有防腐、耐磨、光亮度高、色彩稳定等特点的铬层。
镀铬技术适用于各种金属材料,如铁、铜、铝等。
2. 镀锌:镀锌技术适用于镀锌零件的防锈、耐蚀等要求较高的场合。
主要原理是将锌层电沉积到钢材表面,形成具有良好耐腐蚀性的锌层。
对于冶金行业、建筑工程等领域,镀锌技术也已得到广泛应用。
3. 磷化:磷化技术的作用是通过在钢材表面形成一层磷酸盐膜,以降低钢材表面的摩擦系数、增强耐磨性和延长使用寿命。
适用于机械、汽车、电子等行业中对耐腐蚀性、耐磨性和硬度要求较高的部件。
4. 阳极氧化:阳极氧化是指在金属表面形成一层氧化铝薄膜,以提高金属零件的防腐蚀、保护和装饰效果。
适用于铝合金零件、电子元器件和汽车等领域。
二、机械处理技术机械处理技术是指采用机械加工的方式对零件表面进行加工处理的技术。
机械处理技术适用范围广,处理方法也比较多样,常见的有研磨、抛光、划痕、喷砂等。
1. 研磨:研磨是指通过研磨机将零件表面进行平整、光洁处理。
这种技术适用于对表面光洁度要求较高的零件加工。
2. 抛光:抛光技术是通过磨料对零件表面进行喷射和抛光处理,以便为其赋予镜面效果、提高表面硬度和耐腐蚀性等性能。
3. 划痕:划痕技术是一种通过磨料对零件表面进行切割,形成高亮晶体的表面加工方式。
金属材料表面加工技术及其应用金属材料是现代工业生产中广泛使用的材料之一。
在工业生产中,为了增加金属材料的性能和使用寿命,对其表面进行加工处理已成为一种不可或缺的手段。
金属材料表面加工技术经过不断的创新和改进,已经变得越来越高效和精确。
本文将讨论金属材料表面加工技术的现状和应用。
一、传统表面加工技术传统表面加工技术主要包括机械加工和热处理加工。
机械加工常见的方式有切削加工、磨削加工和打磨加工。
这些手段通常应用于粗加工,能够有效地去除材料表面的毛刺、氧化物和暴露的裂纹等缺陷,以改善表面质量,并提高金属材料的使用性能和外观质量。
然而这些技术所加工的表面通常会因为残余拉应力和摩擦热效应而留下所谓的切削痕迹,从而降低表面的光洁度和几何精度,对一些需要精密加工的场合,如航空航天、光学仪器、精密仪器、光学线路器件制造等领域都显得不够精细。
热处理加工常见的方式有钎焊、火焰喷涂、电刷镀、热喷涂、真空热处理等。
通过热处理,可以在金属材料表面形成一层具有一定厚度的几何结构,这种结构可以有效地改善表面的机械性能、化学稳定性和热稳定性。
但是,这些方法对于具有复杂形状或需要高精度表面处理的零件,往往不能满足要求,所以需要新的技术手段来改善。
二、现代表面加工技术现代表面加工技术已经发展到了高度精密和高效的程度。
主要包括电化学加工、化学加工和物理气相沉积加工等手段。
1. 电化学加工电化学加工是近年来比较常见的一种表面加工技术,它通过在金属表面与电解液之间形成离子交换过程的方式,从而达到改善表面的目的。
电化学加工可划分为电解拋光、电解陨蚀和阳极氧化等。
(1)电解拋光电解拋光是通过在金属表面与电解液之间形成无规则的活性氧化物膜,并在膜上自发电解来去除表面瑕疵的一种方法。
它的表面加工速度通常比其他方法快,而且能够提供更好的表面平整度和更高的光洁度。
(2)电解陨蚀电解陨蚀是在金属表面进行物理化学处理的一种方式,其原理是利用电解液中的电流和化学成分,使金属表面发生化学反应,从而达到降解和去除表面缺陷的目的。
塑料表面纹理加工工艺塑料表面纹理加工工艺是一种常见的塑料加工技术,通过给塑料制品表面添加纹理,可以增加其美观性和触感,提高产品的附加值。
本文将介绍几种常见的塑料表面纹理加工工艺。
一、喷砂喷砂是一种常见的塑料表面纹理加工工艺,通过高压喷砂机将细砂喷射到塑料表面,使其产生均匀的细小颗粒状纹理。
喷砂可以改变塑料表面的光泽度,增加其触感,使其更加粗糙,同时还可以增加塑料表面的摩擦力,提高产品的防滑性能。
二、热转印热转印是一种将特定图案或纹理转移到塑料表面的加工工艺。
首先,将需要转印的图案或纹理印在热转印膜上,然后将热转印膜与塑料制品接触,通过热压或热冲击的方式将图案或纹理转移到塑料表面。
热转印可以实现多种图案和纹理的转移,使塑料制品具有丰富的外观效果。
三、压纹压纹是一种通过模具将特定的图案或纹理压制到塑料表面的加工工艺。
首先,制作具有所需图案或纹理的压纹模具,然后将模具与塑料制品接触,通过压力将图案或纹理压制到塑料表面。
压纹可以实现复杂的图案和纹理,使塑料制品具有独特的外观效果。
四、雕刻雕刻是一种通过刀具或激光将特定的图案或纹理刻划到塑料表面的加工工艺。
刀具雕刻通常用于刻划深度较大的图案或纹理,激光雕刻通常用于刻划细小的图案或纹理。
雕刻可以实现高精度的图案和纹理,使塑料制品具有精细的外观效果。
五、烫金烫金是一种将金属箔烫印到塑料表面的加工工艺,通过热压将金属箔与塑料表面结合,形成金属图案或纹理。
烫金可以使塑料制品具有金属质感,增加其豪华感和档次感。
六、喷涂喷涂是一种将特定的颜料喷涂到塑料表面的加工工艺,通过喷涂可以实现丰富的色彩和纹理效果。
喷涂可以使塑料制品具有丰富多样的外观效果,同时还可以对塑料表面进行保护和增强。
以上是几种常见的塑料表面纹理加工工艺,每种工艺都有其特点和适用范围。
在实际应用中,可以根据产品的要求和设计需求选择合适的加工工艺,以达到理想的效果。
通过塑料表面纹理加工工艺,可以使塑料制品更加具有设计感和个性化,提升产品的市场竞争力。
浅谈超光滑表面加工技术超光滑表面加工技术属于超精密加工技术领域的前沿课题,是一个国家科学技术发展水平的重要标志,因此受到各国的重视。
文章阐述了现有超光滑表面加工的先概念,详细介绍了浮法抛光、等离子体辅助抛光、浴法抛光和流体抛光法等技术。
标签:抛光;超光滑表面;光学零件随着微电子学领域、光学领域及其相关技术的快速进展,越来越多的现代科学研究项目和民用商用装备仪器越来越多地需要具有高表面质量的光学元件[1],尤其是强激光技术、电子学以及薄膜技术的发展对光学元件表面粗糙度的要求更为苛刻,其明显特征是需要光学表面的表面粗糙度小于1nm[2-3]。
因此,超光滑表面加工技术已成为各国科学家研究的重点领域,高效、快速和稳定获得高质量表面越来越多受到重视。
1 超光滑表面概念所谓光学超光滑表面,一般是指其表面粗糙度均方根值(RMS)小于1 纳米的光学表面,并且对其表面损伤程度和物理结构等也有严格的要求,比如具有较高的表面面形精度和较低的表面疵病(surface defect)和亚表面损伤(SSD),表面残余应力极小、具有完整的晶格结构等[4]。
2 浮法抛光浮法抛光是以锡盘为抛光盘,采用浴式抛光方式的加工法。
它是一种非接触式抛光方法,机床主轴转动精度要求很高且转速很快,一般为60~200rpm,既可用软质磨料又可用硬质磨料,关键是磨料的粒度和均匀性。
为了增大工件与磨料的接触面积和碰撞概率,提高抛光效率,所用磨料粒度要小,最好为纳米量级,通常为20nm。
浮法抛光是一种去除量较小的抛光方法,工件需要用传统的抛光方法加工到一定的面性精度,一般为2~4个光圈。
它是目前所有超光滑表面加工技术中加工的工件表面粗糙度最小的方法[5-8]。
3 等离子体辅助抛光等离子体辅助抛光[5-8]的原理是利用被抛光工件表面的材料与等离子体发生化学反应达到光学零件抛光的目的。
光学零件利用等离子体辅助抛光技术实现光学抛光的主要两方面是:一是根据光学零件的材料选择合适的能与之发生化学反应的抛光材料;另一方面是抛光材料经过激光冲击形成等离子体。
plnp技术原理
PLNP技术,即等离子液体纳米抛光技术,是一种绿色高效的表面加工技术。
其原理是利用低浓度的中性盐溶液作为抛光介质,通过特定的抛光过程,使金属工件表面生成化学反应产物的同时又被放电去除。
当放电去除的速度大于化学反应生成的速度时,金属工件表面出现抛光效果,即光亮度提高,表面粗糙度值下降。
在抛光过程中,工件浸入一定温度和浓度的抛光液中。
抛光液首先进入电解状态,同时整个系统由于抛光液与工件直接接触而出现瞬时短路,放出大量的热,使工件表面的抛光液瞬间汽化。
在工件与抛光液之间会形成相对稳定的气层,把工件和抛光液完全隔开。
由于气层的存在极大地提高了阳极工件与阴极抛光液之间的电阻,形成局部高压,气层被电离击穿放电,局部形成放电通道,产生等离子体。
等离子体的存在导致金属表面与气层之间发生强烈的等离子体物理及化学作用,使被加工的金属工件表面生成化学反应产物的同时又被放电去除。
这个过程反复进行,当放电去除的速度大于化学反应生成的速度时,金属工件表面逐渐呈现出抛光效果。
PLNP技术具有许多优点。
首先,它采用低浓度的中性盐溶液作为抛光介质,能够解决复杂金属工件内外表面高效抛光、去毛刺、除锈、除油等问题。
其次,由于抛光过程中不使用任何磨料或腐蚀剂,因此可以有效地降低对环境及人类健康的不利影响。
此外,PLNP技术还具有加工效率高、适用范围广、加工质量稳定等优点。
总的来说,PLNP技术是一种先进的表面加工技术,通过其独特的原理和工艺,实现了高效、环保、高质量的金属表面加工。
表面加工技术表面成型加工技术电火花成型加工电火花加工是利用浸在工作液中的两极间脉冲放电时产生的电蚀作用蚀除导电材料的特种加工方法,又称放电加工或电蚀加工.1943年,苏联学者拉扎连科夫妇研究发明电火花加工,之后随着脉冲电源和控制系统的改进,而迅速发展起来。
最初使用的脉冲电源是简单的电阻-电容回路。
50年代,改进为电阻-电感-电容等回路。
同时,还采用脉冲发电机之类的所谓长脉冲电源,使蚀除效率提高,工具电极相对损耗降低。
随后又出现了大功率电子管、闸流管等高频脉冲电源,使在同样表面粗糙度条件下的生产率得以提高。
60年代,出现了晶体管和可控硅脉冲电源,提高了能源利用效率和降低了工具电极损耗,并扩大了粗精加工的可调范围。
70年代,出现了高低压复合脉冲、多回路脉冲、等幅脉冲和可调波形脉冲等电源,在加工表面粗糙度、加工精度和降低工具电极损耗等方面又有了新的进展。
在控制系统方面,从最初简单地保持放电间隙,控制工具电极的进退,逐步发展到利用微型计算机,对电参数和非电参数等各种因素进行适时控制。
电火花加工工作原理进行电火花加工时,工具电极和工件分别接脉冲电源的两极,并浸入工作液中,或将工作液充入放电间隙。
通过间隙自动控制系统控制工具电极向工件进给,当两电极间的间隙达到一定距离时,两电极上施加的脉冲电压将工作液击穿,产生火花放电.在放电的微细通道中瞬时集中大量的热能,温度可高达一万摄氏度以上,压力也有急剧变化,从而使这一点工作表面局部微量的金属材料立刻熔化、气化,并爆炸式地飞溅到工作液中,迅速冷凝,形成固体的金属微粒,被工作液带走。
这时在工件表面上便留下一个微小的凹坑痕迹,放电短暂停歇,两电极间工作液恢复绝缘状态。
紧接着,下一个脉冲电压又在两电极相对接近的另一点处击穿,产生火花放电,重复上述过程。
这样,虽然每个脉冲放电蚀除的金属量极少,但因每秒有成千上万次脉冲放电作用,就能蚀除较多的金属,具有一定的生产率。
在保持工具电极与工件之间恒定放电间隙的条件下,一边蚀除工件金属,一边使工具电极不断地向工件进给,最后便加工出与工具电极形状相对应的形状来。
因此,只要改变工具电极的形状和工具电极与工件之间的相对运动方式,就能加工出各种复杂的型面。
电火花加工工具电极常用导电性良好、熔点较高、易加工的耐电蚀材料,如铜、石墨、铜钨合金和钼等。
在加工过程中,工具电极也有损耗,但小于工件金属的蚀除量,甚至接近于无损耗。
电火花加工工作液作为放电介质,在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。
常用的工作液是粘度较低、闪点较高、性能稳定的介质,如煤油、去离子水和乳化液等。
电火花加工分类按照工具电极的形式及其与工件之间相对运动的特征,可将电火花加工方式分为五类:利用成型工具电极,相对工件作简单进给运动的电火花成形加工;利用轴向移动的金属丝作工具电极,工件按所需形状和尺寸作轨迹运动,以切割导电材料的电火花线切割加工;利用金属丝或成形导电磨轮作工具电极,进行小孔磨削或成形磨削的电火花磨削;用于加工螺纹环规、螺纹塞规、齿轮等的电火花共轭回转加工;小孔加工、刻印、表面合金化、表面强化等其他种类的加工。
电火花加工的加工特性1:电火花加工速度与表面质量模具在电火花机加工一般会采用粗、中、精分档加工方式。
粗加工采用大功率、低损耗的实现,而中、精加工电极相对损耗大,但一般情况下中、精加工余量较少,因此电极损耗也极小,可以通过加工尺寸控制进行补偿,或在不影响精度要求时予以忽略。
2:电火花碳渣与排渣电火花机加工在产生碳渣和排除碳渣平衡的条件下才能顺利进行。
实际中往往以牺牲加工速度去排除碳渣,例如在中、精加工时采用高电压,大休止脉波等等。
另一个影响排除碳渣的原因是加工面形状复杂,使排屑路径不畅通。
唯有积极开创良好排除的条件,对症的采取一些方法来积极处理。
3:电火花工件与电极相互损耗电火花机放电脉波时间长,有利于降低电极损耗。
电火花机粗加工一般采用长放电脉波和大电流放电,加工速度快电极损耗小。
在精加工时,小电流放电必须减小放电脉波时间,这样不仅加大了电极损耗,也大幅度降低了加工速度。
电火花加工是与机械加工完全不同的一种新工艺。
随着工业生产的发展和科学技术的进步,具有高熔点、高硬度、高强度、高脆性,高粘性和高纯度等性能的新材料不断出现。
具有各种复杂结构与特殊工艺要求的工件越来越多,这就使得传统的机械加工方法不能加工或难于加工。
因此,人们除了进一步发展和完善机械加工法之外,还努力寻求新的加工方法。
电火花加工法能够适应生产发展的需要,并在应用中显示出很多优异性能,因此,得到了迅速发展和日益广泛的应用。
电火花加工的主要特点1、能加工普通切削加工方法难以切削的材料和复杂形状工件;2、加工时无切削力;3、不产生毛刺和刀痕沟纹等缺陷;4、工具电极材料无须比工件材料硬并不受热处理状况影响;5、直接使用电能加工,便于实现自动化;6、脉冲放电持续时间极短,放电产生的热量传导扩散范围小,材料受热影响范围小;7、加工后表面产生变质层,在某些应用中须进一步去除;8、工作液的净化和加工中产生的烟雾污染处理比较麻烦;9、不能加工不导电的材料;10、加工过程中,有因为使用控制不良,引起火灾的安全隐患;11、加工效率较低(相对机械加工来讲);12、加工过程造成被加工件的内应力增加而变形,加工尺寸精度不高;13、可以改革工件结构,简化加工工艺,提高工件使用寿命,降低工人劳动强度。
电火花加工的主要用途①加工具有复杂形状的型孔和型腔的模具和零件;②加工各种硬、脆材料如硬质合金和淬火钢等;③加工深细孔、异形孔、深槽、窄缝和切割薄片等;④加工各种成形刀具、样板和螺纹环规等工具和量具。
电火花加工的应用领域电火花加工主要用于模具生产中的型孔、型腔加工,已成为模具制造业的主导加工方法,推动了模具行业的技术进步。
电火花加工零件的数量在3000件以下时,比模具冲压零件在经济上更加合理。
按工艺过程中工具与工件相对运动的特点和用途不同,电火花加工可大体分为:电火花成形加工、电火花线切割加工、电火花磨削加工、电火花展成加工、非金属电火花加工和电火花表面强化等。
(1)电火花成形加工该方法是通过工具电极相对于工件作进给运动,将工件电极的形状和尺寸复制在工件上,从而加工出所需要的零件。
它包括电火花型腔加工和穿孔加工两种。
电火花型腔加工主要用于加工各类热锻模、压铸模、挤压模、塑料模和胶木膜的型腔。
电火花穿孔加工主要用于型孔(圆孔、方孔、多边形孔、异形孔)、曲线孔(弯孔、螺旋孔)、小孔和微孔的加工。
近年来,为了解决小孔加工中电极截面小、易变形、孔的深径比大、排屑困难等问题,在电火花穿孔加工中发展了高速小孔加工,取得良好的社会经济效益.(2)电火花线切割加工该方法是利用移动的细金属丝作工具电极,按预定的轨迹进行脉冲放电切割。
按金属丝电极移动的速度大小分为高速走丝和低速走丝线切割。
我国普通采用高速走丝线切割,近年来正在发展低速走丝线切割,高速走丝时,金属丝电极是直径为φ0.02~φ0.3mm的高强度钼丝,往复运动速度为8~10m/s。
低速走丝时,多采用铜丝,线电极以小于0.2m/s的速度作单方向低速运动。
线切割时,电极丝不断移动,其损耗很小,因而加工精度较高。
其平均加工精度可达 0.0lmm,大大高于电火花成形加工。
表面粗糙度Ra值可达1.6 或更小。
电火花加工具有如下特点:可以加工任何高强度、高硬度、高韧性、高脆性以及高纯度的导电材料;加工时无明显机械力,适用于低刚度工件和微细结构的加工:脉冲参数可依据需要调节,可在同一台机床上进行粗加工、半精加工和精加工;电火花加工后的表面呈现的凹坑,有利于贮油和降低噪声;生产效率低于切削加工;放电过程有部分能量消耗在工具电极上,导致电极损耗,影响成形精度。
国内外数控电火花线切割机床都采用了不同水平的微机数控系统,实现了电火花线切割数控化。
目前电火花线切割广泛用于加工各种冲裁模(冲孔和落料用)、样板以及各种形状复杂型孔、型面和窄缝等。
电火花成形加工技术的发展现状目前在电火花加工基础理论研究领域,由于放电过程本身的复杂性、随机性以及研究手段缺乏创新性,迄今尚未取得突破性进展。
但在加工工艺和控制理论研究领域,由于研究成果可直接应用于生产实践,因此已成为目前电火花成形加工技术研究中较为活跃的领域,其研究热点主要集中在高效加工技术、高精密加工技术(如镜面加工技术)、低损耗加工技术、微细加工技术、非导电材料加工技术、电火花表面处理技术、智能控制技术(如人工神经网络技术、模糊控制技术、专家系统等)以及操作安全、环境保护等方面。
在工艺设备开发方面,目前的新型电火花成形加工机床在加工功能、加工精度、自动化程度、可靠性等方面已全面改善,许多机床已具备了在线检测、智能控制、模块化等功能,已不再是传统意义上的特种加工机床,而更像切削加工中的数控机床甚至加工中心。
电火花成形加工技术的发展趋势先进制造技术的快速发展和制造业市场竞争的加剧对电火花成形加工技术提出了更高要求,同时也为电火花成形加工技术加工理论的研究和工艺开发、设备更新提供了新的动力。
今后电火花成形加工的加工对象应主要面向传统切削加工不易实现的难加工材料、复杂型面等加工,其中精细加工、精密加工、窄槽加工、深腔加工等将成为发展重点。
同时,还应注意与其它特种加工技术或传统切削加工技术的复合应用,充分发挥各种加工方法在难加工材料加工中的优势,取得联合增值效应。
相对于切削加工技术而言,电火花成形加工技术仍是一门较年轻的技术,因此在今后的发展中,应借鉴切削加工技术发展过程中取得的经验与成果,根据电火花成形加工自身的技术特点,选用适当的加工理论、控制原理和工艺方法,并在己有成果的基础上不断完善、创新。
电火花成形加工机床向数控化方向发展的趋势已不可逆转,但应注意不可盲目追求“大而全”,应以市场为导向,建立具有开放性的数控体系。
总体而言,电火花成形加工技术今后的发展趋势应是高效率、高精度、低损耗、微细化、自动化、安全、环保等。
电火花成形加工理论的发展趋势近年来,电火花成形加工的基础理论研究尚未取得实质性进展,虽然一些学者对加工过程的放电痕迹、材料蚀除原理等提出了一些新看法,但在电火花加工机理研究方面并未取得重大突破。
较为活跃的研究领域主要集中在加工工艺理论和控制理论方面。
在加工工艺理论研究方面,研究热点主要是如何提高电火花成形加工的表面质量和加工速度,降低损耗,拓展电火花加工的范围,以及探索复杂、微细结构的加工方法等。
通过将研究成果应用于生产实践,全面提高了电火花成形加工的加工性能。
在控制理论研究方面,智能控制一直是研究重点。
国内外生产的新型电火花成形加工机床大多采用了智能控制技术,此项技术的应用使机床操作更容易,对操作人员要求更低。