精密与特种加工技术第十一章其他精密与特种加工技术要点.ppt

第11章 其他精密与特种加工技术 11.1 功率超声光整加工 11.1.1 功率超声珩磨 普通珩磨时，油石易堵塞，加工效率低，尤其是在珩磨铜、铝、钛合金等韧性材料管件时，油石极易堵塞，使油石寿命减小，加工表面质量差、效率低。采用功率超声珩磨则珩磨力小、珩磨温度低、油石不易堵塞、加工质量好、效率高，零件滑动面耐磨性高，能够解决上述普通珩磨存在的主要问题。 11.1.2 功率超声研磨 功率超声研磨是在研磨工具或工件上施加功率超声振动以改善研磨效果的一种新工艺。与普通机械研磨相比，具有效率高、表面粗糙度低的优点。 功率超声研磨装置由功率超声发生器，功率超声振动系统(包括换能器、变幅杆和研磨工具)，机械加压冷却或磨料供给系统组成。 11.1.3 功率超声抛光 功率超声抛光的振动系统结构与研磨类似。功率超声抛光工具有两类：一类是具有磨削作用的磨具，如烧结金刚石、烧结刚玉油石等；另一类是没有磨削作用的工具，如金属棒、木片和竹片等，使用时另加抛光膏。 11.1.4 功率超声压光 11.2 化 学 加 工 化学加工(Chemical Machining，CHM)是利用酸、碱、盐等化学溶液对金属产生化学反应，使金属腐蚀溶解，改变工件尺寸和形状(以至表面性能)的一种加工方法。 化学加工的应用形式很多，但属于成形加工的主要有化学铣切(化学蚀刻)和光化学腐蚀加工法。属于表面加工的有化学抛光和化学镀膜等。 11.2.1 化学铣切加工 1. 化学铣切加工的原理、特点和应用范围 1) 化学铣切的特点 (1) 可加工任何难切削的金属材料，而不受任何硬度和强度的限制，如铝合金、钼合金、钛合金、镁合金、不锈钢等。 (2) 适于大面积加工，可同时加工多件。 (3) 加工过程中不会产生应力、裂纹、毛刺等缺陷，表面粗糙度Ra可达2.5~1.25。 (4) 加工操作技术比较简单。 2) 化学铣切的缺点 (1) 不适宜加工窄而深的槽和型孔等。 (2) 原材料中缺陷和表面不平度、划痕等不易消除。 (3) 腐蚀液对设备和人体有危害，故需有适当的防护性措施。 3) 化学铣切的应用范围 (1) 主要用于较大工件的金属表面厚度减薄加工。铣切厚度一般小于13mm。如在航空和航天工业中常用于局部减小结构件的质量，对大面积或不利于机械加工的薄壁形整体壁板的工件适宜。 (2) 用于在厚度小于1.5mm薄壁零件上加工复杂的形孔。 2. 化学铣切工艺过程 化学铣切的主要过程如下图所示，其中主要的工序是涂保护层、刻形和化学腐蚀。 11.2.2 光化学腐蚀加工 光化学腐蚀加工简称光化学加工(Optical Chemical Machining，OCM)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技术。它与化学蚀刻(化学铣削)的主要区别是不靠样板人工刻形、划线，而是用照相感光来确定工件表面要蚀除的图形、线条，因此可以加工出非常精细的文字图案，目前已在工艺美术、机制工业和电子工业中获得应用。 11.2.3 化学抛光 1. 化学抛光的原理和特点 一般是用硝酸或磷酸等氧化剂溶液，在一定条件下，使工件表面氧化，此氧化层又能逐渐溶入溶液，表面微凸起处被氧化较快而较多，微凹处则被氧化慢而少。同样凸起处的氧化层又比凹处更多、更快地扩散、溶解于酸性溶液中，因此使加工表面逐渐被整平，达到表面平滑化和光泽化。 化学抛光的特点是：可以大表面或多件抛光薄壁、低刚度零件，可以抛光内表面和形状复杂的零件，不需外加电源、设备，操作简单、成本低。其缺点是化学抛光效果比电解抛光效果差，且抛光液用后处理较麻烦。 2. 化学抛光的工艺要求及应用 1) 金属的化学抛光 常用硝酸、磷酸、硫酸、盐酸等酸性溶液抛光铝、铝合金、钼、钼合金、碳钢及不锈钢等。有时还加入明胶或甘油之类的添加剂。 抛光时必须严格控制溶液温度和时间。温度从室温到90℃，时间自数秒到数分钟，只有材料、溶液成分经试验后才能确定最佳值。 2) 半导体材料的化学抛光 如锗和硅等半导体基片在机械研磨平整后，还要最终用化学抛光去除表面杂质和变质层。常用氢氟酸和硝酸、硫酸的混合溶液或双氧水和氢氧化铵的水溶液。 11.2.4 化学镀膜 1. 化学镀膜的原理和特点 其原理是在含金属盐溶液的镀液中加入一种化学还原剂，将镀液中的金属离子还原后沉积在被镀零件表面。 其特点是：有很好的均镀能力，镀层厚度均匀，这对大表面和精密复杂零件很重要；被镀工件可为任何材料，包括非导体如玻璃、陶瓷、塑料等；不需电源，设备简单；镀液一般可连续、再生使用。 2. 化学镀膜的工艺要点及应用 化学镀铜主要用硫酸铜、镀镍主要用氯化镍、镀铬主要用溴化铬、镀钴主要用氯化钴溶液，以次磷酸钠或次硫酸钠作为还原剂，也有选用酒石酸钾钠或葡萄糖等为还原剂的。对特定