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中国材料显微镜网:特殊加工法

2011-10-21 17:04| 发布者: editor04| 查看: 15822| 评论: 0

摘要: 超音波加工法是机械振动法的一种,其系利 用一种细粒 的磨料 颗粒 与液体混合,由液体盛载 进入工具与工作物之间,再由工具的振动,使磨料 高速度 撞击工作物,逐渐凿去材ɿ ...
◎超音波切削法(Ultrasonic Machining)
◎磨料喷射法(Abrasive Jet Machining)
◎水喷射切削(Water Jet Machining)
◎放电加工法(Electrical Discharge Machining)
◎电气化学加工法(Electrochemical Machining)
  • 电化学研磨法(Electrochemical Grinding)
  • 雷射光切削(Laser Beam Machining)
  • 电子束切削(Electro Beam Machining)
◎高温加工法(Elevated Temperature Machining)
◎低温加工法(Cold Temperature Machining)
◎化学能加工法
  • 化学铣切法(Chemical Machining)
  • 化学打坏法(Chemical Blanking)
  • 化学雕刻法(Chemical Engraving)
◎电积造形法(Electroforming)
◎金属喷布法(Metal Spraying)
  • 金属线喷布
  • 金属粉末喷布
  • 电浆火焰喷布
◎金属涂层(Metallic Coating)
  • 电镀(Electroplating)
  • 镀铬(Chrome Plating)
  • 镀锌(Galvanizing)
  • 镀锡(Tin Coating)
  • 磷酸盐防蚀法(Parkerizing)
  • 阳极处理(Anodizing)
  • 渗铝防蚀法(Calorizing)
  • 表面硬化法(Hard Surfacing)
◎电子制造(Electronic Fabrication)
一、超音波加工法
     超音波加工法是机械振动法的一种,其系利 用一种细粒 的磨料 颗粒 与液体混合,由液体盛载 进入工具与工作物之间,再由工具的振动,使磨料 高速度 撞击工作物,逐渐凿去材料 成为微粒 , 一直到最后,即造成与工具形狀 完全相同的阴阳配合形狀 。因此,所使用的工具必须与工作物相 反的形狀 。此法特别适用于硬而脆的材料 的加工,所使用的工具材料 常为铜或软钢。
     工具是装置在变能器(转 换器)上,其振动的动作是由变能器激动 而來 。而所谓变能器,则是一种能将高频 率 电能转换成高频 率 振动能的装置。此 外 ,在工具与变能器之间有一工具装置 器,是一种螺 丝纹装置。
     此法的金 属切 除速度 甚低,而影响的 因素则包括:工作物表面粗度 与尺寸精度 要求、工具振幅大小、工具材料 、磨料 种類 与混合液材料 。

二、磨料喷射加工法
     磨料 喷射加工法類 似喷砂,系将磨料 携带于高压的空气或CO2 之中,随气体自喷嘴以高速喷 出,并冲击在工作物表面上。所使用的磨料 有氧化铝或碳硅(用于切 削),或白云石、重碳酸钠(用于清洁或抛光);因磨料 使用后可能渗入杂质,不 可再重复使用,以免阻塞 喷嘴。由于磨料的冲击力 甚大,可能嵌入材料 中,故此法不 适用于软质材料 的加工。

三、水喷射加工法
     水喷射加工法,又称为流 体喷射加工法,系利 用一种高速的水流 作为切 削工具,可用于熔接 前的去角或切 除铸件上的冒口及浇口等。由于缺乏适当的高压水帮浦设备,此方法推广不易 。若 在水中加入石榴石(Garnet)或氧化硅粉末,则可增加效能,降 低费用。

四、放电加工法
     放电加工法适用于高硬度 或低硬度 的金 属,但对于玻璃、瓷器及其它非导电性的材料 ,则不 适用!其系在金 属工作物与电极之间放电,产生火花,造成高温,使工作物极微粒 的熔化,甚至 汽化。这些极细微的金 属颗粒 随即受到流 动的绝缘体(通常采用煤油)冲洗带走。


     此法中,电极可视为工具,受腐蚀或加工的金 属则称为工作物;由于电火花系发生在工作物表面上,且能自动、均匀的维持各部强度 ,故往往可以得到均匀的腐蚀效果,且使工作物的形狀 与电极的形狀 完全相同。因此,电极可以作成的形狀 ,工作物就可以得到相同的形狀 。而电极材 料 的选择,则须考虑消耗率 、熔点及导电性,常用的材料 有碳化钨、钢钨合金 、铜、黄铜与锌合 金 等。至于适用的工作物材料 ,则以高导电性者为佳。
     图A为放电加工机的线路 图。图B为移动金 属线放电加工机,可用來 进行 形狀 复杂的曲线切割,如齿輪 、工具模子、转子及涡輪葉 片。



下图所示为一具有數 值控制的放电加工机。


五、电气化学加工法
     电气化学加工法简称为电化加工 法,其原理 与电镀法相同,只不 过工作 物为阳极,因此又称为『反电镀法』。 图示为电化加工法的简图,其中,工作 物因电解作用被蚀去。
     此法所加工的工作物的表面輪廓 完 全为工具或电极的复制品,因此,在工 具制造上,必须严格要求尺寸精 确度 与 光平程度 ,而所使用的材料 必须为易 导电、易切 削、耐腐蚀,包括铜、黄铜、石墨及铜钨合金 。使用的电解液则以氯化钠最为常見 。操 作时,温度 越高,越有助于工作物表面的光平程度 与切 除率 。至于工具与工作物间的间隙大小, 则与金 属的去除率 有关,当切 除率 增加,间隙随之增加,间隙增加后,电阻加大,电流降 低,切 除率 又往下降 !
     由于电化加工法不 产生任何残余应力 ,且电流 效率 高,适用于硬而韧的复杂形狀 加工,并可 得到极为光平的表面。

(一)电气化学磨削法
     电气化学磨削法又称电解磨削法,此法 与电气化学加工法相似,所不同的是:此法 的金属切削除了电气化学电解作用外,尚有 部份的磨料磨削作用,前者占90%,后者占10%,其常用的磨料为镶嵌的钻石细粒,而 最适用的工作则包括碳化钨工具的磨锐及車 刀切 屑断碎槽的磨削等。右图所示 为其工作原理。其中,一个大量镶嵌磨料粒 的金属盘,聯结在直流电 源的负极上,而电源的正极则聯结 在工作物及电解液(兼具 冷 却用 途)上,形成电流回路。

一电气化学輪磨机的构图


一 利用此法所制出的Stellite涡輪葉 。



(二)雷射光加工法
     雷射光束是一种极强而不 分散的单色光线,其能量 甚为集中。
     雷射加工法即是利 用此种集中的光能,使 金 属 或其它材 料 在极短时间内熔化,甚至汽 化 、 挥发而失去。因此,是一种『热电法』 (Thermo-electric Process)。下图为一红宝 石雷 射光发射器的构造图。
     红宝石中的一部份铬離 子因光的激勵 反復 跳跃,产生光子,使得红宝石中微弱的闪光因 之放大,经透视镜集中在工作物上。

    
     由于雷 射光的切 削速度 甚低,但因其可克服高熔点、高硬度 的金 属,故多用于 碳化物的细孔钻制或钻打钻石抽线模上的 孔。右图所示为一气体辅助雷 射切 削头的 构造图。


(三)电子束加工法
     电子束加工法和雷 射加工法一样,是属于热电 法的一种。
     电子束是一种數量 极多的电子流 ,电子以极高 的速度 冲击工作物,由工作物吸收其动能,转换成 热能,因其过程集中不 散,使得局部温度 极高,金 属也随之汽化。此法常在真空中使用。
     右图所示为一利 用电磁力 控制电子枪与电子束 的加工机示意图。


     电子束加工法的切 削速度 甚低,但因精度 极高,不 需外力 ,且加工过程中除了 汽化部份的温度 较高外,其余皆不 受高温的影响。此法的设备成本高,技术需求也高,且加工过程中所产生的 X光可能伤及作业人员。
     此法主要用于半导体小零 件的切 槽与造形,及藍 宝石轴承的加工等。

六、高温加工法
     所谓高温加工法是指利 用电能或热能在工具前方剪力 面局部加热,以提高待加工金 属的温 度 ,降 低抗剪力 的一种加工方法。此法可增加加工对象的可塑性变形,减少工具面上的摩擦消 耗,形成連 续式切 屑。
     使用的加热方式依材料不 同而異 ,对磁性材料 而言,常用高周波电阻加热法,非磁性材料 则 常用钨电极惰性气火炬。
     下图A为使用高周波电能集中加热在工具前方检剪力 面的装置简图。图B为利 用电弧电浆火 焰代替粗切 削作用,其虽可切 削任何金 属,但也可能损坏工件表面。

     高温加工法的最大缺点是工作物会因高温而改变金 相组织及机械性质,因此不 能使用于热处理 过的机件,且加热与操作技术也是此法的困难所在。



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