電子束加工和等離子體加工.pptx

電子束加工 1 電子束加工 一 電子束加工的原理和特點(diǎn) 電子束加工是在真空條件下 利用聚焦后能量密度極高的電子束 以極高的速度沖擊到工件表面極小面積上 在極短的時(shí)間內(nèi) 其能量的大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?使被沖擊部分的工件材料達(dá)到幾千攝氏度以上的高溫 從而引起材料的局部熔化和氣化 被真空系統(tǒng)抽走 控制電子束能量密度的大小和能量注入時(shí)間 就可以達(dá)到不同的加工目的 ElectronBeamMachining 簡(jiǎn)稱EBM 一 電子束加工的原理 如 1 只使材料局部加熱就可以進(jìn)行電子束熱處理 2 使材料局部熔化就可以進(jìn)行電子束焊接 3 使材料熔化和氣化就可以進(jìn)行打孔 切割的加工 4 利用低能量密度的電子束轟擊高分子材料時(shí)產(chǎn)生化學(xué)變化的原理 實(shí)現(xiàn)電子束光刻加工 一 電子束加工的原理和特點(diǎn) 二 電子束加工的特點(diǎn) 1 可微細(xì)聚焦 2 非接觸加工 工件不產(chǎn)生宏觀應(yīng)力和變形 加工范圍廣泛 3 生產(chǎn)率很高 4 易實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化 5 加工環(huán)境為真空條件 工件表面不發(fā)生氧化 6 設(shè)備昂貴 二 電子束加工裝置 一 電子槍 包括電子發(fā)射陰極 控制柵極和加速陽極等 是獲得電子束的裝置 二 真空裝置 由機(jī)械轉(zhuǎn)泵和油擴(kuò)散泵或渦輪分子泵兩級(jí)組成 保證電子束加工時(shí)維持1 33 10 2 1 33 10 4Pa的真空度 三 控制系統(tǒng)和電源 包括束流聚焦控制 束流位置控制 束流強(qiáng)度控制以及工作臺(tái)位移控制等 三 電子束加工的應(yīng)用 一 高速打孔 二 加工型孔及特殊表面 三 刻蝕 四 焊接 五 熱處理 六 曝光 三 電子束加工的應(yīng)用 Video 三 電子束加工的應(yīng)用 右圖所示為電子束加工彎曲的型面 其原理為 電子束在磁場(chǎng)中受力 在工件內(nèi)部彎曲 工件同時(shí)移動(dòng) 即可加工曲面 隨后改變磁場(chǎng)極性 即可加工曲面 在工件實(shí)體部位內(nèi)加工 即可得到彎槽 當(dāng)工件固定不動(dòng) 先后改變磁場(chǎng)極性 二次加工 即可得到一個(gè)入口 兩個(gè)出口的彎孔 拉制電子束速度和磁場(chǎng)強(qiáng)度 即可控制曲率半徑 電子束焊接 電子束焊接的特點(diǎn)1 焊接速度快2 焊縫深而窄 深寬比可達(dá)70 13 焊件熱影響區(qū)小4 一般不用焊條 焊縫強(qiáng)度一般高于母材 三 電子束加工的應(yīng)用 SEMimageofaworksampleonamagnesiumoxidesurfaceusingFIB Thediameteroftheholemeasuresapproximate 4 m 等離子體 氣體在高溫下離解成正離子及自由電子 整體仍舊保持電中性 這種高溫電離氣體稱為等離子體 等離子體加工 利用電弧放電使氣體電離成過熱的等離子態(tài)氣流 靠局部熔化及汽化去除材料的工藝方法稱為等離子體加工 第五節(jié)等離子體加工PlasmaArcMachining PAM 一 基本原理 等離子體具有極高的能量密度 是由以下三種效應(yīng)造成的 1 機(jī)械壓縮效應(yīng)等離子體切割嘴通道直徑及長(zhǎng)度2 熱收縮效應(yīng)氣流流量與壓力 冷卻水作用3 磁收縮效應(yīng)由電弧電流形成磁場(chǎng)綜合結(jié)果 高電流密度 高溫度 高速度 高