第4章特种加工技术解释.ppt

工具与工件之间通入钝化性电解液。高速流动的电解液不断在工件待加工表面层生成钝化软膜，工具则以极高的频率进行抛磨，不断将工件表面凸起部位的钝化膜去掉。被去掉钝化软膜的表面迅速产生阳极溶解，溶解下来的产物不断被电解液带走。而工件凹下去的部位的钝化膜，工具研抛不到，因此，不溶解。这个过程一直持续到将工件表面整平为止。 工具在超声波振动下，不但能迅速去除钝化膜，而且在加工区域内产生的“空化”作用可增强电化学反应，进一步提高工件表面凸起部位金属的溶解速度。 三.超声电火花复合抛光 超声电火花复合抛光是在超声波抛光的基础上发展起来的。这种复合抛光的加工效率比纯超声机械抛光要高出3倍以上，表面粗糙度Ra值可达0.2~0.1μm。 特别适合于小孔、窄缝以及小型精密表面的抛光。超声电火花复合抛光的工作原理如图1-38所示。 抛光时工件接脉冲电源的正极，工具接负极，在工具与工件之间通入乳化液作电解液。这种电解液的阳极溶解作用虽然微弱，但有利于工件的抛光。 抛光过程中，超声的“空化”作用一方面会使工件表面软化，有利于加速金属的剥离；另一方面使工件表面不断地出现新的金属 尖峰，这样不但增加了火花放电的分散性，而且给放电加工创造了有利条件。超声波抛磨和放电交错而连续地进行，不仅提高了抛光速度，而且提高了工件表面材料去除的均匀性。 四.超声激光复合加工 超声激光复合加工是将超声振动与激光束的作用复合起来的一种加工方法。 单纯用激光打孔时，对于一定功率的激光束，如果只延长激光的照射时间，不但难以增加孔深，反而会降低孔壁质量。 如果将超声振动与激光束的作用复合起来，采用超声调制的激光打孔，就不但能增加孔的加工深度，而且能改善孔壁的质量。 超声调制激光打孔的工作原理如图1-39所示。 将激光谐振腔的全反射镜安装在变幅杆的端部，当全反射镜的镜面作超声振动时，由于谐振腔长度的微小变化和多普勒效应，可使输出的激光脉冲波形由原来的不规则较平坦的排列，调制和细化成多个尖峰激光脉冲，有利于小直径的深孔加工。 从以上所举复合加工中的几个例子中可以看出，超声波振动在复合加工中起着非常重要的作用。 注：多普勒效应，当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率和波源发出的频率不同的现象。两者相互接近时接收到的频率升高，相互离开时则降低。例如，火车急驰过站时，站上的人听到的汽笛音调（频率）突然降低。天文学上，利用天体发出的光谱中谱线的移动（即频率变更）可以准确测定天体的视向速度。人造卫星的视向速度也是利用这一效应测定的。这种现象由奥地利科学家多普勒首先发现，故名。 复 习 思 考 题 4-1 简述特种加工技术的特点及应用领域。 4-2 简述电火花加工的原理与应用。 4-3 电解加工的应用有哪些？ 4-4 简述超声波加工的原理与特点。 4-5 激光加工的原理、特点与应用。 4-6 离子束加工的原理及应用范围。 4-7 特种加工技术有那些复合加工技术？ 4-8 超声电火花复合抛光的原理与特点。 3）激光可通过玻璃等透明材料进行加工，如对真空管内部进行焊接等。 4）激光可以通过聚焦，形成微米级的光斑，输出功率的大小又可以调节，因此可用于精密微细加工。 5）可达到0.01mm的平均加工精度和0.001mm的最高加工精度；表面粗糙度Ra值可达0.4~0.1μm。 二.激光加工的应用范围 激光加工的主要参数为激光的功率密度，激光的波长和输出的脉宽，激光照射在工件上的时间以及工件对能量的吸收等。激光对材料表面热处理、焊接、切割和打孔等都与上述参数有关。 1.激光表面热处理 当激光的功率密度为103~105W/cm2时，便可以实现对铸铁、中碳钢、甚至低碳钢等材料进行 激光表面淬火。激光淬火层的深度一般为0.7~1.1mm。淬火层的硬度比常规淬火约高20%，产生的变形小，能解决低碳钢的表面淬火强化问题。 对激光淬火能获得超高强度的机理，一般认为是由于激光淬火是骤冷骤热的过程，碳在奥氏体中来不及均化，因而马氏体中含碳量较高，致使硬度提高。 最明显的例证是10低碳钢激光淬火，其表层硬度可高达700Hv，而常规淬火的低碳马氏体硬度只有380Hv。而且在激光淬火中由于碳扩散不均匀，所得马氏体更细。有人在研究Cr12钢激光淬火时发现，该材料的原始组织的晶粒度为12级，而激光表面淬火硬化后为15级，晶粒明显细化。 此外，还有人在研究GCr15钢时发现，经激光处理过的GCr15钢中的位错密度高达1012条，而在残余奥氏体中也有同样的位错密度。因此，激光表面淬火能得到超高强度是由于马氏体本身硬度增高、马氏体细化和具有很高位错密度所致。 2.激光焊接 当激光的功率密度为105-107W/cm2，照射时间约为1/100秒左右，即可进行激光焊接。 激光焊接一般无需焊料和焊剂，只需将工件的加工区“热熔”在