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模具製造中的九大特種加工工藝
  瀏覽次數：4250  發布時間：2016年03月09日 10:10:11
[導讀] 1.電火花加工　　(1)基本原理　　電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈衝放電時產生的電蝕作用蝕除導電材料的特種加工方法，


            1.電火花加工

　　(1)基本原理

　　電火花加工是利用浸在工作液中的兩極間脈衝放電時產生的電蝕作用蝕除導電材料的特種加工方法，又稱放電加工或電蝕加工，英文為ElectricalDischarge Machining，簡稱EDM。

　　(2)基本設備：電火花加工機床。

　　(3)主要特點

　　能加工普通切削加工方法難以切削的材料和複雜形狀工件;加工時無切削力;不產生毛刺和刀痕溝紋等缺陷;工具電極材料無須比工件材料硬;直接使用電能加工，便於實現自動化;加工後表麵產生變質層，在某些應用中須進一步去除;工作液的淨化和加工中產生的煙霧汙染處理比較麻煩。

　　(4)使用範圍

　　加工具有複雜形狀的型孔和型腔的模具和零件;加工各種硬、脆材料如硬質合金和淬火鋼等;加工深細孔、異形孔、深槽、窄縫和切割薄片等;加工各種成形刀具、樣板和螺紋環規等工具和量具。

　　2.電火花線切割加工

　　(1)基本原理

　　利用連續移動的細金屬絲(稱為電極絲)作電極，對工件進行脈衝火花放電蝕除金屬、切割成型。英文為Wirecut Electrical Discharge Machining，簡稱WEDM，又稱線切割。

　　(2)基本設備：電火花線切割加工機床。

　　(3)主要特點

　　電火花線切割加工，除具有電火花加工的基本特點外，還有一些其他特點：

　　①不需要製造形狀複雜的工具電極，就能加工出以直線為母線的任何二維曲麵;

　　②能切割0.05毫米左右的窄縫;

　　③加工中並不把全部多餘材料加工成為廢屑，提高了能量和材料的利用率;

　　④在電極絲不循環使用的低速走絲電火花線切割加工中，由於電極絲不斷更新，有利於提高加工精度和減少表麵粗糙度;

　　⑤電火花線切割能達到的切割效率一般為20-60毫米2/分，最高可達300毫米2/分;加工精度一般為±0.01至±0.02毫米，最高可達±0.004毫米;表麵粗糙度一般為Ra2.5至1.25微米，最高可達Ra0.63微米;切割厚度一般為40-60毫米，最厚可達600毫米。

　　(4)使用範圍

　　主要用於加工：各種形狀複雜和精密細小的工件，例如衝裁模的凸模、凹模、凸凹模、固定板、卸料板等;成形刀具、樣板、電火花成型加工用的金屬電極;各種微細孔槽、窄縫、任意曲線等。具有加工餘量小、加工精度高、生產周期短、製造成本低等突出優點，已在生產中獲得廣泛的應用，目前國內外的電火花線切割機床已占電加工機床總數的60%以上。

　　3.電解加工

　　(1)基本原理

　　基於電解過程中的陽極溶解原理並借助於成型的陰極，將工件按一定形狀和尺寸加工成型的一種工藝方法，稱為電解加工(Electro Chemical Machining)。

　　(2)使用範圍

　　電解加工對於難加工材料、形狀複雜或薄壁零件的加工具有顯著優勢。電解加工已獲得廣泛應用，如炮管膛線、葉片、整體葉輪、模具、異型孔及異型零件、倒角和去毛刺等加工。並且在許多零件的加工中，電解加工工藝已占有重要甚至不可替代的地位。

　　(3)優點

　　加工範圍廣。電解加工幾乎可以加工所有的導電材料，並且不受材料的強度、硬度、韌性等機械、物理性能的限製，加工後材料的金相組織基本上不發生變化。它常用於加工硬質合金、高溫合金、淬火鋼、不鏽鋼等難加工材料。

　　(4)局限性

　　加工精度和加工穩定性不高;加工成本較高，且批量越小，單件附加成本越高。

　　4.激光加工

　　(1)基本原理

　　激光加工，是利用光的能量經過透鏡聚焦後在焦點上達到很高的能量密度，在極小時間內使材料熔化或氣化而被蝕除下來，實現加工。

　　(2)主要特點

　　激光加工技術具有材料浪費少、在規模化生產中成本效應明顯、對加工對象具有很強的適應性等優勢特點。在歐洲，對高檔汽車車殼與底座、飛機機翼以及航天器機身等特種材料的焊接，基本采用的是激光技術。

　　(3)使用範圍

　　激光加工作為激光係統最常用的應用，主要技術包括：激光焊接、激光切割、表麵改性、激光打標、激光鑽孔、微加工及光化學沉積、立體光刻、激光刻蝕等。

　　5.電子束加工

　　(1)基本原理

　　電子束加工是利用高能量的會聚電子束的熱效應或電離效應對材料進行的加工。

　　(2)主要特點

　　能量密度高，穿透能力強，一次熔深範圍廣，焊縫寬比大，焊接速度快，熱影響區小，工作變形小。

　　(3)使用範圍

　　電子束加工的材料範圍廣，加工麵積可以極小;加工精度可以達到納米級，實現分子或原子加工;生產率高;加工所產生的汙染小，但加工設備成本高;可以加工微孔、窄縫等，還可用來進行焊接和細微的光刻。真空電子束焊接橋殼技術是電子束加工在汽車製造業中的主要應用。

　　6.離子束加工

　　(1)基本原理

　　離子束加工(Ion Beam Machining)是在真空狀態下，將離子源產生的離子流，經加速、聚焦達到工件表麵上而實現加工。

　　(2)主要特點

　　由於離子流密度及離子能量可以精確控製，因而能精確控製加工效果，實現納米級乃至分子、原子級的超精密加工。離子束加工時，所產生的汙染小，加工應力變形極小，對被加工材料的適應性強，但加工成本高。

　　(3)使用範圍

　　離子束加工依其目的可以分為蝕刻及鍍膜兩種。

　　1)蝕刻加工

　　離子蝕刻用於加工陀螺儀空氣軸承和動壓馬達上的溝槽，分辨率高，精度、重複一致性好。離子束蝕刻應用的另一個方麵是蝕刻高精度圖形，如集成電路、光電器件和光集成器件等電子學構件。離子束蝕刻還應用於減薄材料，製作穿透式電子顯微鏡試片。

　　2)離子束鍍膜加工

　　離子束鍍膜加工有濺射沉積和離子鍍兩種形式。離子鍍可鍍材料範圍廣泛，不論金屬、非金屬表麵上均可鍍製金屬或非金屬薄膜，各種合金、化合物、或某些合成材料、半導體材料、高熔點材料亦均可鍍覆。

　　離子束鍍膜技術可用於鍍製潤滑膜、耐熱膜、耐磨膜、裝飾膜和電氣膜等。

　　7.等離子弧加工

　　(1)基本原理

　　等離子弧加工，是利用等離子弧的熱能對金屬或非金屬進行切割、焊接和噴塗等的特種加工方法。

　　(2)主要特點

　　1)微束等離子弧焊可以焊接箔材和薄板;

　　2)具有小孔效應，能較好實現單麵焊雙麵自由成形;

　　3)等離子弧能量密度大，弧柱溫度高，穿透能力強，10-12mm厚度鋼材可不開坡口，能一次焊透雙麵成形，焊接速度快，生產率高，應力變形小;

　　4)設備比較複雜，氣體耗量大，隻宜於室內焊接。

　　(3)使用範圍

　　廣泛用於工業生產，特別是航空航天等軍工和尖端工業技術所用的銅及銅合金、鈦及鈦合金、合金鋼、不鏽鋼、鉬等金屬的焊接，如鈦合金的導彈殼體、飛機上的一些薄壁容器等。

　　8.超聲加工

　　(1)基本原理

　　超聲加工是利用超聲頻作小振幅振動的工具，並通過它與工件之間遊離於液體中的磨料對被加工表麵的捶擊作用，使工件材料表麵逐步破碎的特種加工，英文簡稱為USM。超聲加工常用於穿孔、切割、焊接、套料和拋光等。

　　(2)主要特點

　　可以加工任何材料，特別適用於各種硬、脆的非導電材料的加工，對工件的加工精度高，表麵質量好，但生產率低。

　　(3)使用範圍

　　超聲加工主要用於各種硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、矽、鍺、鐵氧體、寶石和玉器等的打孔(包括圓孔、異形孔和彎曲孔等)、切割、開槽、套料、雕刻、成批小型零件去毛刺、模具表麵拋光和砂輪修整等方麵。

　　9.化學加工

　　(1)基本原理

　　化學加工(Chemical Etching)，是利用酸、堿或鹽溶液對工件材料的腐蝕溶解作用，以獲得所需形狀、尺寸或表麵狀態的工件的特種加工。

　　(2)主要特點

　　1)能加工任意能切削金屬材料，不受硬度、強度等性能的限製;

　　2)適合大麵積加工，並可同時加工多件;

　　3)不產生應力、裂紋、毛刺，表麵粗糙度達Ra1.25-2.5μm;

　　4)操作簡便;

　　5)不適宜加工對窄狹槽、孔;

　　6)不宜消除表麵不平、劃痕等缺陷。

　　(3)使用範圍

　　適於大麵積厚度減薄加工;適於在薄壁件上加工複雜型孔。