特種加工1

1、第一章概論1特種加工又稱非傳統(tǒng)加工（NTM）或非常規(guī)機械加工（NCM）2特種加工與切削加工的不同點：不是主要依靠機械能，而是主要用其他能量（電、光、聲、熱、化學）去處金屬材料；工具硬度可以低于被加工材料硬度；加工過程中工具與工件之間不存在顯著的機械切削力。3特種加工的分類縮寫：電火花加工：電火花成形加工EDM電火花線切割加工WEDM；電化學加工：電解加工ECM；電解磨削EGM；電解研磨ECH電鑄EFM；涂鍍EPM。激光加工:激光切割、打

2、孔LBM；激光打標記LBM；激光處理、表面改性LBT。電子束加工：切割焊接打孔EBM離子束加工：蝕刻、鍍覆、注入IBM。等離子弧加工：切割（噴鍍）PAM超聲加工：切割打孔雕刻USM化學加工：化學銑削CHM；化學拋光CHP；光刻PCM快速成形：液相固化法SL；粉末燒結(jié)法SLS；紙片疊層法LOM；熔絲堆積法FDM4特種加工對材料可加工性和結(jié)構(gòu)工藝性的影響：1提高了材料的可加工性；2改變了零件的典型工藝路線；3改變了試制新產(chǎn)品的模式；4對產(chǎn)品

3、零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來很大影響；5對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工藝性好壞需要重新衡量；6已經(jīng)成為微細加工和納米加工的主要手段。第二章電火花加工一：定義：EDM，又稱放電加工。它是在加工過程中，使工具和工件之間不斷產(chǎn)生脈沖性的火花放電，靠放電時局部、瞬時產(chǎn)生的高溫把金屬蝕除下來。二：原理：在一定介質(zhì)（煤油或水）基于工具和工件之間脈沖性火花放電時的電腐蝕現(xiàn)象來蝕除多余的金屬，以達到對零件的尺寸、形狀和表面質(zhì)量預(yù)定的加工要求。三：電火花加工的條件：必須使工具電極和

4、工件被加工表面之間經(jīng)常保持一定的放電間隙，通常約為0.02~0.1mm；火花放電必須是瞬時的脈沖性放電；火花放電必須在有一定絕緣性能的液體介質(zhì)中進行，如煤油、皂化液或去離子水。四：優(yōu)點1適合于任何難切削導電材料的加工2可以加工特殊及復雜形狀的表面和零件局限性1主要用于加工金屬等導電材料，但在一定條件下也可以加工半導體和非導體材料2一般加工速度較慢3存在電極損耗五：電火花加工的機理：1極間介質(zhì)的電離、擊穿，形成放電通道2介質(zhì)熱分解、電極材

5、料熔化、氣化熱膨脹（5000度以上）3電極材料的拋出（通道中心的壓力最高）4極間介質(zhì)的消電離六：影響材料放電腐蝕的主要因素1極性效應(yīng)：在電火花加工過程中，無論是正極還是負極，都會受到不同程度的電蝕。即使是相同材料，正負極的電蝕量也是不同的。這種單純由于正、負極性不同而彼此電蝕量不一樣的現(xiàn)象叫做極性效應(yīng)。如果兩電極材料不同，則極性效應(yīng)更加復雜。在生產(chǎn)過程中，我國常把工件接脈沖電源的正極（工具電極接負極）時，稱正極性加工，反之稱為負極性加工

6、或反極性加工。短脈沖時，采用正極性；長脈沖時，采用負極性。從提高加工生產(chǎn)率和減少工具損耗的角度來看，極性效應(yīng)越顯著越好，一般采用單向脈沖直流電源，不能用交流電源。2電參數(shù)對電蝕量的影響：提高電蝕量和生產(chǎn)率的途徑：提高脈沖頻率f；增加單個脈沖能量。但是如果脈沖間隔時間過短，將產(chǎn)生電弧放電；隨著單個脈沖能量的增加，加工表面粗糙度也隨之增大3金屬材料熱學常數(shù)六：影響線切割工藝指標的因素問問田輝見書69頁第四章電化學加工一：電化學加工（ECM）

7、包括從工件上去除金屬的電解加工和向工件上沉積金屬的電鍍、涂覆、電鑄加工兩大類。二：在陽陰電極表面發(fā)生得失電子的化學反應(yīng)稱為電化學反應(yīng)。以這種電化學作用為基礎(chǔ)對金屬進行加工的方法稱為電化學加工。三：1電解質(zhì)溶液：凡溶于水后能導電的物質(zhì)叫做電解質(zhì)。電解質(zhì)與水形成的溶液稱為電解質(zhì)溶液。2電極電位：對化學性能比較活潑的金屬，其表面帶負電，溶液帶正電，形成一層極薄的“雙電層”，金屬愈活潑，這種傾向越大。由于雙電層的存在，在正、負電層之間，也就是金

8、屬和電解液之間形成電位差。產(chǎn)生在金屬和它的鹽溶液之間的電位差稱為金屬的電極電位，又稱平衡電極電位。相反，金屬愈不活潑，此種傾向也愈大。3電極的極化：當有電流通過電極時，電極電位的平衡狀態(tài)遭到破壞，使陽極的電極電位向正移、陰極的電極電位向負移，這種現(xiàn)象稱為極化。極化后的電極電位與平衡電位的差值稱為超電位，隨著電流密度的增加，超電位也增加。4電解加工時在陽極和陰極都存在著離子的擴散、遷移和電化學反應(yīng)兩種過程。在電極極化過程中由離子的擴散、遷

9、移步驟緩慢而引起電極極化稱濃差極化，由于電化學反應(yīng)緩慢而引起的電極極化稱為電化學極化。5濃差極化：在外電場的作用下，如果陽極表面液層中的金屬離子的擴散遷移速度比較慢，來不及擴散到溶液中去，使陽極表面造成金屬離子堆積，引起了電位值增大（即陽極電位向正移），這就是濃差極化。6電化學極化：電化學極化主要發(fā)生在陰極上，從電源流入的電子來不及轉(zhuǎn)移給電解液中的H離子，因而在陰極上積累過多的電子，使陰極電位向負移，形成了電化學極化。但當陽極上產(chǎn)生析氧

10、反應(yīng)時，就會產(chǎn)生相當嚴重的電化學極化。7金屬的鈍化和活化：電解過程中電流密度增加到一定值后，金屬的溶解速度在大電流密度下持續(xù)一段時間后反而急劇下降，使金屬成穩(wěn)定狀態(tài)不再溶解。鈍化產(chǎn)生的原因有兩種理論：成相理論和吸附理論?；罨菏菇饘兮g化膜破壞的過程。四：電化學加工的分類：1利用電化學陽極溶解來進行加工（電解加工、電解拋光）2利用電化學陰極沉積、涂覆進行加工，主要有電鍍、涂覆、電鑄等3利用電化學加工與其他加工方法相結(jié)合的電化學復合加工工藝

11、（電解磨削）五：電解加工（ECM）：電解加工是利用金屬在電解液中的電化學陽極溶解，將工件加工成形的。是在電解拋光的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其加工優(yōu)點：1加工反圍廣，不受金屬材料本身的力學性能的限制，可加工硬質(zhì)合金、淬火剛、不銹鋼等高硬度、高強度及韌性金屬材料，并可加工葉片、鍛模等各種復雜型面2電解加工的生產(chǎn)率高，生產(chǎn)率不直接受加工精度和表面粗糙度的限制3可以達到較好的表面粗糙度和平均加工精度4加工過程沒有機械切削力，不會產(chǎn)生由切削力引起的殘余

12、應(yīng)力和變形，沒有飛邊毛刺。5加工過程中陰極工具理論上不會損耗，可長期使用。加工缺點和局限性：1不易達到較高的加工精度和加工穩(wěn)定性2電極工具的設(shè)計和修正比較麻煩，很難適用于單件生氣3電解加工的附屬設(shè)備比較多，占地面積比較大，機床造價高4電解產(chǎn)物需進行妥善處理，否則會污染環(huán)境。六：電解液三種常見的電解液：中性鹽溶液、酸性溶液、堿性溶液。中性溶液應(yīng)用最普遍，常見的有NaClNaNO3、NaClO3三種電解液。七：切斷間隙和電流密度：NaNO3