電子束加工和等離子體加工

電子束加工和等離子體加工第一頁(yè)，共29頁(yè)。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)闊崮埽贡粵_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。第二頁(yè)，共29頁(yè)。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。第三頁(yè)，共29頁(yè)。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。第四頁(yè)，共29頁(yè)。

第五頁(yè)，共29頁(yè)。第六頁(yè)，共29頁(yè)。第七頁(yè)，共29頁(yè)。第八頁(yè)，共29頁(yè)。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。第九頁(yè)，共29頁(yè)。三、電子束加工的應(yīng)用Video第十頁(yè)，共29頁(yè)。第十一頁(yè)，共29頁(yè)。第十二頁(yè)，共29頁(yè)。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Ⅰ；隨后改變磁場(chǎng)極性，即可加工曲面Ⅱ；在工件實(shí)體部位內(nèi)加工，即可得到彎槽Ⅲ；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Ⅳ。拉制電子束速度和磁場(chǎng)強(qiáng)度，即可控制曲率半徑。第十三頁(yè)，共29頁(yè)。第十四頁(yè)，共29頁(yè)。第十五頁(yè)，共29頁(yè)。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)用第十六頁(yè)，共29頁(yè)。第十七頁(yè)，共29頁(yè)。第十八頁(yè)，共29頁(yè)。第十九頁(yè)，共29頁(yè)。SEMimageofaworksampleonamagnesiumoxidesurfaceusingFIB.Thediameteroftheholemeasuresapproximate.4μm.第二十頁(yè)，共29頁(yè)。第二十一頁(yè)，共29頁(yè)。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第二十二頁(yè)，共29頁(yè)。電源割槍主體保護(hù)罩噴嘴距離冷卻水鎢電極工質(zhì)氣體等離子體電弧保護(hù)氣體屏切縫寬度(約為噴嘴直徑的兩倍)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（高動(dòng)能）→熱能等離子體加工原理圖第二十三頁(yè)，共29頁(yè)。第二十四頁(yè)，共29頁(yè)。二、設(shè)備第二十五頁(yè)，共29頁(yè)。二、設(shè)備第二十六頁(yè)，共29頁(yè)。二、設(shè)備第二十七頁(yè)，共2