特种加工8 其他特种加工方法
列举五种特种加工方法
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。
特种加工技术第8章其他特种加工方法
光电成型
原理： 利用图形照相底片和光致抗蚀剂在电镀金属基板上选择性的形成电气绝缘 膜，放入电镀液中时基板中露出的部分会析出图形，然后将涂敷的光致抗蚀剂剥 离去除的加工方法。 工艺： 1）电镀材料：常用于电沉积的金属材料有铜、镍、金、银等。 2）电镀溶液：常采用酸、碱溶液作为电镀溶液。但应避免使用强酸、强碱性溶 液等，因为这类溶液容易造成镀层剥离应力增大，降低镀层的牢固性能。 3）镀前处理：必须使基体需要电镀部分形成能剥离的薄膜。该镀层薄膜的形状 应与产品一致，并不影响镀层的牢固附着，保证电镀后便于随镀层一同剥离。 4）电镀：在通入直流或交流电的镀池中，金属基体为阴极进行电沉积。当析出 镀层=10 mm时，停止电镀，取出用水清洗、干燥、并将基础镀层剥离（用刀尖划 开镀层端部，或用胶带贴着镀层将镀层提起）。 如果基础镀层厚度尺寸还没有达到使用要求，可将基础镀层展开后进行追加电 镀，通常称之为精镀或自由镀。采用二次电镀的原因是一次析出的金属太厚时， 剥离困难，另外剥离时抗蚀膜易受损伤。从另一方面考虑，两面同时精镀的产品 质量更好。为了防止金属镀层横向生长，应在原版制备时予以补偿处理。
磁性研磨在机械零件中的应用
1）全部毛刺彻底清除。例如齿轮啮合噪音小了2 db； 2）尖角锐边钝化。如弹簧两端平面原有割手的感觉，光整后手感柔和；活塞的 环槽、活塞环的锐边得到R<0.1 mm的圆角，这利于缸套磨合及降低机油消耗； 3）去除锈蚀及氧化层。如凸轮轴开档轴段的发蓝、变色，被全部清除； 4）光整后的零件表面光亮夺目，手感光滑柔和； 5）粗糙度值大幅度下降，在原基础上分别提高0.5-1.5个等级，电镜观察（如气 缸套）表面形貌由尖锐的锯齿形变成钝化的丰满形表面； 6）零件外型发生了以微米计的尺寸变化（变化1-2 μm）但不影响形位精度； 7）零件表面显微硬度提高3-10％，表面残余拉应力改变为均匀的压应力，细化 表面组织，增加耐磨层厚度8-15倍左右； 8）零件表面呈现微观鱼鳞坑形加工纹理，这比环纹、网纹更有利于储油；加上 Ra数值低，尖角、毛刺彻底清除，从而提高了零件抗疲劳、耐磨性和抗蚀性； 9）零件加工表面及非加工表面得到光整，完成传动件的初期磨损，提高零件清 洁度；如全部磨擦副零件光整后发动机质量提高，出厂磨合期缩短>40％。 图8-6是磁性磨料研磨加工的应用实例，左图为研磨平面，右图为研磨钻头上 的螺旋面的。
特种加工技术
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。
特种加工其他特种加工方法
化学铣切（化学蚀刻） 光化学腐蚀
用于表面加工的方法主要是：
化学抛光 化学镀膜
化学蚀刻加工原理
化学蚀刻工艺过程
光化学腐蚀
是光学照相制版和光刻（化学腐蚀）相 结合的一种精密微细加工方法。
与化学蚀刻的主要区别： 用照相感光来确定工件表面要蚀除的图
形、线条，而不是靠样板人工刻形、划 线。
二、等离子体加工
又称等离子弧加 工，利用电弧放 电使气体电离成 过热的等离子气 体流束，靠局部 熔化及气化来取 出材料的。
三、挤压珩磨
又称磨料流动加工
（Abrasive Flow Machining,AFM）
四、水射流切割
利用500~900m/s的高速水或带有添加剂 的水冲击工件进行加工，简称“水切 割” ，俗称“水刀”
其他特种加工方法
化学加工 等离子体加工 挤压珩磨 水射流切割 磁性磨料研磨加工和磁性磨料电解研磨加工 快速成型技术 铝合金微弧氧化表面陶瓷化处理技术
一、化学加工
化学加工(ChemicalMachining,CHM)是利用 酸、碱、盐等化学溶液对金属产生化学反应， 使金属溶解，改变工件的尺寸和形状，以及表 面性能。
化学抛光
改善工件表面粗糙度 原理：用硝酸或磷酸等氧化剂溶液，使
工件表面氧化，产生的氧化层又能慢速 溶入溶液，这样微凸处氧化较快，而微 凹处演化较慢，逐步使表面平整。
化学镀膜
原理：在含金属的盐溶液中加入一种还Байду номын сангаас原剂，将镀液中的金属离子还原成原子 沉积在被镀的工件表面。
镀膜主要起装饰、防腐蚀或导电作用。
五、磁性磨料研磨加工和磁性 磨料电解研磨加工
结束
写出五种特种加工的方法
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）。
八大特种加工技术
非常工艺:八大特种加工技术特种加工亦称“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。
一、特种加工的发展和定义传统的机械加工已有很久的历史，它对人类的生产和物质文明起了极大的作用。
目前我们的大部分产品还是依靠传统的方法加工和装配得到的，如我们的家用电器：电冰箱、洗衣机、空调等；我们的交通工具：如汽车、火车、飞机等，以及各种武器装备：枪、炮、坦克、火箭等。
传统的机械加工方法是用机械能量和切削力切除多余的金属，使零件具有一定的几何形状、尺寸和表面粗糙度。
它要求刀具材料比工件材料硬。
随着科学技术的发展，特别是上个世纪50年代以来，随着生产发展和科学实验的需要，很多工业部门，尤其是国防工业部门的要求尖端科学技术产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、小型化等方向发展，它们使用的材料越来越难加工，零件的形状越来越复杂，尺寸精度、表面粗糙度和某些特殊要求也越来越高，因而对机械制造部门提出一些新的要求：•解决各种难切削材料的加工问题。
如硬质合金、钛合金、耐热钢、不锈钢、淬火钢、金刚石、宝玉石、石英以及锗、硅等各种高硬度、高强度、高韧性、高脆性的金属及非金属材料的加工。
•解决各种特殊复杂表面的加工问题。
如喷汽涡轮机叶片、整体涡轮、发动机机匣、锻压模和注射模的立体成型表面，各种冲模、冷拔模上特殊断面的型孔，炮管内膛线，喷油咀、栅网、喷丝头上的小孔、窄缝等的加工。
•解决各种超精、光整或具有特殊要求的零件的加工问题。
如对表面质量和精度要求很高的航天、航空陀螺仪、伺服阀，以及细长轴、薄壁零件、弹性元件等低刚度零件的加工。
要解决上述一系列工艺问题，仅仅依靠传统的切削加工方法就很难实现，甚至根本无法实现。
人们相继探索研究新的加工方法，特种加工就是在这种前提条件下产生和发展起来的。
特种加工，国外称作非传统加工（Non - Traditional Machining, NTM）或非常规加工（Non –ConventionalMachining,NCM），是一种采用不同于传统切削磨削加工工艺及装备的加工技术，是将电、磁、声、光、热等物理能量及化学能量或其组合乃至与机械能组合直接施加在被加工的部位上，从而使材料被去除、变形及改变性能等。
特种加工方法
用于切割钢板、 钛板、 石英和陶瓷；火箭发 动机和柴油机的喷油 嘴、化学纤维的喷丝 板、钟表上宝石轴承 和聚晶金刚石拉丝模 等零件上的微孔加 工.
加工方法
工艺特点 1. 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； 2. 加工时无明显的 机械力，故适用 于低刚度工件和 微细结构的加 工； 3. 脉冲参数可根据 需要进行调节， 因而可以在同一 台机床上进行粗 加工、半精加工 和精加工； 4. 在一般情况下生 产效率低于切削 加工； 5. 放电过程有部分 能量消耗在工具 电极上，从而导 致电极损耗，影 响成形精度。
电解加工
1. 不受材料本身强 度、硬度和韧性 限制； 2. 加工中不存在机 械切削力，工件 不会产生残余应 力和变形； 3. 可以达到 0.1mm 的平均加工精度 和 0.01mm 的最 高加工精度；平 均表面粗糙度 Ra 值 可 以 0.8 m ，最小表面 粗 糙 度 Ra 值 可 达 0.1 m ； 4. 加工过程中工具
应用范围
实例
电火花加工
电火花加工具有许多 传统切削加工所无法 比拟的优点因此其应 用领域日益扩大目 前已广泛应用于机械 (特别是模具制造)、 宇 航、航空、电子、电 1. 加工各种成形刀 机、电器精密微细机 具、样板和螺纹 械、仪器仪表、汽车、 环规等工具和量 轻工等行业，以解决 具； 难加工材料及复杂形 2. 加工深细孔、异 状零件的加工问题。 形孔、深槽、窄 加工范围已达到小到 缝和切割薄片 l 十徽米的小轴、孔、 等。 缝.大到几米的超大 型模具和零件。
超声波加工
1.型孔和型腔加工 2.切割加工 3.超声波清洗 4.超声波焊接
加工硬脆材料的圆 孔、异形孔，套料、 雕刻和研抛等；薄的 涂有金刚石的锯片的 切割。
特种加工 8种
1电火花加工电火花放电沉积的原理是利用脉冲电路的充放电原理，采用导电材料（硬质合金、石墨、合金钢、铝和铜等）作为工具电极（阳极），在空气或特殊的气体中使之与被强化的金属工件（阴极）之间产生火花放电。
当工具电极与工件达到某个距离电场强度足以使介质电离击穿时两者之间就产生火花放电，使电极端部与工件表面微区发生熔化甚至气化，熔融金属在热作用，电磁力和机械力的作用下沉积在工件表面。
电极与工件的放电间隙频繁发生变化，电极与工件间不断发生火花放电，从而实现放电沉积。
1.2极性效应在电火花放电加工过程中，无论是正极还是负极，都会受到不同程度的电蚀。
这种单纯由于正、负极性不同而彼此电蚀量不一样的现象叫做极性效应。
因此，当采用窄脉冲、精加工时应选用正极性加工；当采用长脉冲、粗加工时，应采用负极性加工，此时可得到较高的蚀除速度和较低的电极损耗。
从提高加工生产率和减小工具损耗的角度来看，极性效应愈显著愈好，故在电火花加工中必须充分利用。
当用交变的脉冲电流加工时，单个脉冲的极性效应便相互抵消，增加了工具的损耗，因此，电火花加工一般采用单向脉冲电源。
1.3电火花加工中电极损耗分析与解决措施电火花在整个加工过程中要受到各种干扰因素的影响，这些干扰因素直接或间接地影响着加工质量。
在电火花加工过程中电极损耗分为绝对损耗和相对损耗。
造成电极损耗的原因有: 小面积精加工，加工件结构尺寸偏小，加工时间过长，电极装夹不当等因素。
因此为了减少电极的损耗一般有以下方法：（1）有效排除电蚀物（2）电极材料和加工参数的合理选用（3）提高加工技能和安全操作意念等等。
电火花加工电极损耗和变形是一个复杂的过程。
为了降低电极损耗程度，减少变形, 除了充分利用放电过程的极性效应和吸附效应外，同时也要选用适宜的电极材料，并且在实际的加工过程中要根据具体的加工对象实施一定的加工技巧和选择合适的加工参数。
1.4电火花加工的发展趋势电火花线切割加工技术在相当长的时间里间都是采用精规准参数进行一次切割成型，其切割速度与加工表面质量之间存在着一定的矛盾。
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8.1 电子束和离子束加工
8.1.2 离子束加工——3.分类、应用
离子刻蚀/离子铣削
原子逐个剥离，原子尺度的切削 近代发展的毫微米工艺
加工陀螺仪空气轴承和动压马达 上的沟槽；
加工非球面透镜能达到其他方法 不能达到的精度
高精度的图形(集成电路、光电 器件等亚微米图形)
集成光路中的光栅和波导
玻璃光滑、玻璃偏光、太阳能电 池非反射纹理表面
3
第8章 其他特种加工方法
8.1 电子束和离子束加工
8.1.1 电子束加工——1.原理和特点
原理： ↓ —— 真空条件下，聚焦
能量密度极高的电子束， ↓ —— 极高的速度
冲击到工件表面极小的面积上， ↓ —— 在极短的时间内，
能量的大部分转变为热能，
↓ 被冲击部分的工件材料熔化和气化，被真空系统抽走。
是光学照相制版和光刻（化学腐蚀）相结合的一种精密微 细加工方法。
与化学蚀刻的主要区别： 用照相感光来确定工件表面要蚀除的图形、线条，而不是 靠样板人工刻形、划线。
14Biblioteka 第8章 其他特种加工方法8.2 化学加工
8.2 化学加工 — 2. 光化学腐蚀 —— 照相制版
原理：图像摄影到底片上 经光学反应 将图像复制到涂 有感光胶的铜板或锌板上 再经坚膜固化 使感光 胶具有抗蚀能力 化学腐蚀得到所需图形的金属板
11
第8章 其他特种加工方法
8.2 化学加工
8.2 化学加工 — 1. 化学蚀刻——加工原理
非加工表面 ——用耐腐蚀涂层保护，
待加工表面 ——露出来浸入到化学溶 液中进行腐蚀，
使金属按特定的部位溶解 去除。
12
第8章 其他特种加工方法
8.2 化学加工
8.2 化学加工 — 1. 化学蚀刻——工艺过程
8.1 电子束和离子束加工
电子束加工 —— Electron Beam Machining (EBM) 离子束加工 —— Ion Beam Machining (IBM)
应用：在精密微细加工，尤其在微电子学领域 电子束加工：打孔、焊接、光刻 离子束加工：离子刻蚀、离子镀膜、离子注入
8.1.1 电子束加工——2.应用
高速打孔
微细——最小直径3µm； 高速——0.1mm厚不锈钢，Ø0.2mm，3000个/秒； 深度——深径比大于10:1；
加工型孔和特殊表面(弯孔和曲面)
刻蚀(电子器件的硅片上刻槽、铜制印刷滚筒上刻槽)
焊接
难熔金属(钽、铌、钼)，活泼金属(钛、锆、铀)， 很薄、很厚(几百毫米)，异种金属(铜-不锈钢、钢-硬质合金)
特点：1. 极其微细聚焦，可达0.1μm，精密加工方法
2. 能量密度很高，材料瞬时蒸发去除 3. 加工效率高 4. 磁场或电场直接控制强度、位置、聚焦。便于自动化 5. 在真空条件下工作，对工件污染小，不会氧化 6. 需专用设备和真空系统，价格较贵。
4
第8章 其他特种加工方法
8.1 电子束和离子束加工
密度、能量可精确控制，可达纳米级加工精度，
是特种加工方法中最精密、最微细的加工方法， 现代纳米加工技术基础。
真空下工作，对工件污染小，不会氧化
轰击材料表面原子的微观作用，宏观压力很小。
应力和热变形极小，加工质量高，可加工各种材料。
设备昂贵、成本高、加工效率低。
7
第8章 其他特种加工方法
特种加工—第8章 其他特种加工方法
第8章其他特种加工方法
8.1 电子束和离子束加工
8.2 化学加工
8.3 等离子体加工 8.4 挤压珩磨 8.5 水射流切割 8.6 磁性磨料研磨加工和磁性磨料电解研磨加工 8.7 铝合金微弧氧化表面陶瓷化处理技术
2
第8章 其他特种加工方法
8.1 电子束和离子束加工
↓ —— 真空条件下，加速聚焦 撞击到工件表面
↓ —— 高速运动的离子的动能 将工件表面的原子撞击出来
物理基础 —— 撞击效应、溅射效应、注入效应
与电子束的区别：
电子束——动能转化为热能 离子束——微观的机械撞击能
6
第8章 其他特种加工方法
8.1.2 离子束加工——2.特点
8.1 电子束和离子束加工
应用：印刷工业的关键工艺； 机械加工难以解决的具有复杂图形的薄板； 金属表面上蚀刻图案、花纹。
致薄材料(传感器探头、表面分 析样品10nm)
8
第8章 其他特种加工方法
8.1 电子束和离子束加工
8.1.2 离子束加工——3.分类、应用
离子溅射沉积
靶材原子击出，沉积到工件上 是一种镀膜工艺
润滑膜、耐热膜、耐蚀膜、耐磨 膜、装饰膜、电气膜
氮化钛膜，颜色与18K金相似， 耐磨、耐蚀性优于金，价格1/60
氮化钛、碳化钛膜，提高刀具耐 用度1~2倍
代替镀硬铬，可减少镀铬公害
9
第8章 其他特种加工方法
8.1 电子束和离子束加工
8.1.2 离子束加工——3.分类、应用
离子镀/离子溅射辅助沉积
同时轰击靶材和工件 增强结合力
离子注入
直接轰击工件，钻入工件
制造半导体器件，PN结
改变金属表面理化性能，注入互 不相容的杂质制得新的合金
热处理
加热、冷却速度很高，可获得常规不能达到的硬度； 加热后表面熔化加入其他元素，获得更好的物理力学性能。
光刻
使电致抗蚀剂曝光， 可见光波长>0.4µm，线条难以小于1µm，电子束可达0.25µm。
5
第8章 其他特种加工方法
8.1 电子束和离子束加工
8.1.2 离子束加工——1.原理
原理： 离子源产生的离子束
提高材料的耐腐蚀、抗氧化、耐 磨、硬度、润滑等性能
制造光波导
10
第8章 其他特种加工方法
8.2 化学加工
8.2 化学加工
Chemical Machining (CHM)
利用酸、碱、盐等化学溶液对金属产生化学反应，使金属 溶解，改变工件的尺寸和形状，以及表面性能。
成形加工法： 1. 化学铣切（化学蚀刻） 2. 光化学腐蚀 表面加工法： 3. 化学抛光 4. 化学镀膜
应用： 较大工件的金属表面厚度减薄； 厚度小于1.5mm的薄壁零件上加工复杂的型孔。
主要工序： 涂保护层、刻形、腐蚀。
表 面 预 处 理
涂 保 护 层
固 化
刻 形
腐 蚀
清 洗
去 保 护 层
化学蚀刻工艺过程
13
第8章 其他特种加工方法
8.2 化学加工 — 2. 光化学腐蚀
8.2 化学加工
简称光化学加工，Optical Chemical Machining，OCM。