第一篇：特種陶瓷工藝與性能小論文

特種陶瓷工藝與性能

摘 要：陶瓷是在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中有很多重要用途的無(wú)機(jī)非金屬材料。雖然我國(guó)陶瓷近十幾年有了很快的發(fā)展，但因?yàn)楹芏嗫茖W(xué)、技術(shù)方面上的制約，我國(guó)陶瓷生產(chǎn)工藝特別是特種陶瓷工藝水平還是落后很多。因此，本文對(duì)我國(guó)陶瓷生產(chǎn)工藝的現(xiàn)狀進(jìn)行了資料查詢與相關(guān)調(diào)研及分析、建議，希望對(duì)我國(guó)陶瓷生產(chǎn)能有一些借鑒。

關(guān)鍵詞：陶瓷產(chǎn)品

生產(chǎn)工藝

坯料

燒結(jié)

一、陶瓷的定義

傳統(tǒng)意義上的陶瓷指的是陶器和瓷器，加工的主要原料是黏土，再加上一些其他礦物原料，在經(jīng)過(guò)揀選、粉碎、混練、煅燒等工序制后制得的產(chǎn)品。一般認(rèn)為陶瓷是各種無(wú)機(jī)非金屬材料的通稱。而如今特種陶瓷的發(fā)展，對(duì)陶瓷的行業(yè)又有了一次新的提升和擴(kuò)展。現(xiàn)在，所謂陶瓷通常是普通陶瓷和特種陶瓷的合稱。

我國(guó)是陶瓷生產(chǎn)大國(guó)，陶瓷生產(chǎn)有悠久歷史和 輝煌成就。我國(guó)最早燒制的是陶器。由于古代 人民經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐，積累經(jīng)驗(yàn)，在原料的選擇 和精制、窯爐的改進(jìn)及燒成溫度的提高，釉的 發(fā)展和使用有了新的突破，實(shí)現(xiàn)陶器到瓷器的 轉(zhuǎn)變。陶瓷工業(yè)的新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備層出不窮。

二、陶瓷生產(chǎn)的工藝流程

原料的選取和坯料的制備是陶瓷生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)，直接影響到后來(lái)陶瓷產(chǎn)品的質(zhì)量，而陶瓷生產(chǎn)工藝對(duì)陶瓷產(chǎn)品而言，是制造過(guò)程，也是陶瓷產(chǎn)品性能優(yōu)化過(guò)程。陶瓷生產(chǎn)工業(yè)中，使用的原料品種很多。從它們的來(lái)源來(lái)分，一種是天然礦物原料，一種是通過(guò)化學(xué)方法加工處理的化工原料。陶瓷原料主要來(lái)自巖石，而巖石大體都是由硅和鋁構(gòu)成的。陶瓷生產(chǎn)工藝一般分為：

1.一般陶瓷生產(chǎn)工藝：

坯料?原料進(jìn)廠?淘洗?適量配料?球磨細(xì)碎?除鐵?過(guò)濾（一系列分化處理）?干燥?修坯?索燒?精修?施釉?白瓷檢選?彩繪裝飾?彩燒?彩瓷檢選?成品?包裝?出廠

釉料?精選?淘洗?重量配料?球磨細(xì)碎?除鐵?過(guò)濾?成品釉?施釉?白瓷檢選 彩繪裝飾?彩燒?彩瓷檢選?成品 ?包裝?出廠

原料工序：坯釉原料進(jìn)廠后，經(jīng)過(guò)精選、淘洗，根據(jù)生產(chǎn)配方稱量配料，入球磨細(xì)碎，達(dá)到所需細(xì)度后，除鐵、過(guò)篩，然后根據(jù)成型方法的不同，機(jī)制成型用泥漿壓濾脫水，真空練泥，備用；對(duì)于化漿工藝，把泥漿先壓濾脫水，后通過(guò)加入解凝劑化漿，除鐵、過(guò)篩后備用；對(duì)注漿成型用泥漿，進(jìn)行真空處理后，成為成品漿，備用。

成型工序：分為滾壓成型和注漿成型。然后干燥、修坯，備用。

燒成工序：在取得白坯后，入窯素?zé)?，?jīng)過(guò)精修、施釉，進(jìn)行釉燒，對(duì)出窯后的白瓷檢選，得到合格白瓷。

彩烤工序：對(duì)合格白瓷進(jìn)行貼花、鑲金等步驟后，入烤花窯燒烤，開窯后進(jìn)行花瓷的檢選，得到合格花瓷成品。

包裝工序：對(duì)花瓷按照不同的配套方法、各種要求進(jìn)行包裝，即形成本公司的最終產(chǎn)品，發(fā)貨或者入庫(kù)。2.日用陶瓷生產(chǎn)工藝（1）、機(jī)壓成形工藝流程

泥料?切泥片?壓坯?帶模干燥?脫模?坯體干燥?磨坯?捺水施內(nèi)釉?捺外水沾外釉?取釉?掃灰檢驗(yàn)?裝匣?燒成。（2）注漿成形工藝流程

泥料化漿?高位漿桶?注漿?添漿?倒出余漿?帶模干燥?起坯?利假口?坯體干燥?湯釉? 接把嘴 ?補(bǔ)外水?沾釉?掃灰檢驗(yàn)? 裝匣

日用瓷坯體施釉方法通常有兩種：一是對(duì)未經(jīng)燒制的生坯施釉，然后坯釉一次宜選用自動(dòng)噴釉機(jī)施釉，其主要過(guò)程為：生坯干燥→坯體預(yù)熱→自動(dòng)噴釉→二次燒成；另一種是在經(jīng)素?zé)蟮乃嘏魃鲜┯裕龠M(jìn)行釉燒。

三、我國(guó)陶瓷產(chǎn)業(yè)的基本狀況

陶瓷的使用，在我國(guó)9000~10000年以前就開始了，隨歷史的前進(jìn)，陶瓷生產(chǎn)在我國(guó)也隨著一起發(fā)展起來(lái)，并有著當(dāng)時(shí)世界頂尖的水平。但是如今，由于歷史等各種因素的影響，中國(guó)陶瓷生產(chǎn)工藝相比歐美等科技發(fā)達(dá)國(guó)家，下面我就相關(guān)資料查詢結(jié)果來(lái)說(shuō)明我國(guó)陶瓷產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀。

從目前我國(guó)陶瓷市場(chǎng)的相關(guān)動(dòng)態(tài)與現(xiàn)狀，可以看出，隨著我國(guó)在近些年來(lái)經(jīng)濟(jì)、科技、文化的水平提升，我國(guó)陶瓷生產(chǎn)已然形成以建筑瓷、衛(wèi)生瓷、日用瓷、工藝美術(shù)瓷以及工業(yè)特種瓷為主的產(chǎn)業(yè)體系，并且傳統(tǒng)工藝陶瓷在做工和外觀上相當(dāng)之高，如唐山陶瓷“三絕”：噴彩、雕金和曜變釉。

現(xiàn)在中國(guó)陶瓷發(fā)展已經(jīng)可以分為十大產(chǎn)區(qū)，各個(gè)產(chǎn)區(qū)也有自己的特色，如上海一帶為代表的華東臺(tái)資或合資企業(yè)，在有釉制品特別是釉面磚方面占有優(yōu)勢(shì)，在企業(yè)管理方面獨(dú)樹一幟，四川夾江產(chǎn)區(qū)以紅坯體特有的制造方法，曾產(chǎn)生了相當(dāng)可觀的生產(chǎn)量，號(hào)稱西部瓷都等等。這些地方大多擁有從原材料供應(yīng)到展覽銷售等成熟的產(chǎn)業(yè)配套環(huán)節(jié)。因此，產(chǎn)業(yè)集群以特有的群體競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)和集聚發(fā)展的規(guī)模效應(yīng)，使產(chǎn)業(yè)集中化、網(wǎng)絡(luò)化和植根化，使得其他地方的陶瓷企業(yè)進(jìn)入難度和成本加大。

而與陶瓷產(chǎn)業(yè)配套的產(chǎn)業(yè)也有著快速發(fā)展，如陶瓷機(jī)械、耐火材料及花紙等配套產(chǎn)業(yè)在眾多高校中都有與之相關(guān)的研究方向和研究項(xiàng)目，為陶瓷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了強(qiáng)有力的支持。

技術(shù)是陶瓷企業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力。目前各陶瓷企業(yè)均意識(shí)到這一點(diǎn)，不斷加強(qiáng)對(duì)技術(shù)研究的投資力度，建立與生產(chǎn)相配套的研發(fā)中心，強(qiáng)化企業(yè)的自主技術(shù)創(chuàng)新。目前，已經(jīng)有眾多陶瓷企業(yè)獲得了ISO9000族國(guó)際質(zhì)量管理體系認(rèn)證證書。

雖然陶瓷制品是我國(guó)出口創(chuàng)匯的主要產(chǎn)品之一，但我國(guó)現(xiàn)在只是世界上生產(chǎn)制造藝術(shù)陶瓷第一大國(guó)，卻不是藝術(shù)陶瓷強(qiáng)國(guó)，從國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)還是依靠國(guó)外技術(shù)在國(guó)內(nèi)制造的情況看，我國(guó)陶瓷生產(chǎn)還存在著很多問題。接下來(lái)讓我分析這些主要問題。

四、我國(guó)陶瓷生產(chǎn)存在的主要問題

第一個(gè)問題顯然是技術(shù)創(chuàng)新方面上，我國(guó)陶瓷生產(chǎn)水平跟不上發(fā)達(dá)國(guó)家的水平。盡管大多陶瓷企業(yè)將自主技術(shù)創(chuàng)新放在企業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略位置，但是技術(shù)創(chuàng)新的力度仍然有所欠缺，技術(shù)人才的缺乏和技術(shù)人才質(zhì)量上不足，使得新技術(shù)很難在生產(chǎn)中使用和開發(fā)出來(lái)，直接影響到我國(guó)陶瓷生產(chǎn)的水平。

其次是陶瓷生產(chǎn)環(huán)境污染嚴(yán)重，能耗高。由于陶土資源過(guò)度開采以及一些不合理的開發(fā)技術(shù)和手段，造成能源消費(fèi)較高，節(jié)能減排壓力大。而且陶瓷行業(yè)本身就是屬于高能耗、高污染行業(yè),生產(chǎn)過(guò)程中的廢氣、廢水、廢渣、粉塵等對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。這種生產(chǎn)情況不僅導(dǎo)致國(guó)內(nèi)礦產(chǎn)資源、能源過(guò)度消耗,阻礙了我國(guó)陶瓷行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，還對(duì)我們生活環(huán)境有著嚴(yán)重的影響。

再就是行業(yè)利潤(rùn)水平低，產(chǎn)品低質(zhì)化嚴(yán)重。我國(guó)雖是一個(gè)陶瓷生產(chǎn)大國(guó),，產(chǎn)品以中低檔為主，附加值較低，在國(guó)際市場(chǎng)售價(jià)不高。陶瓷產(chǎn)能過(guò)剩，供大于求導(dǎo)致產(chǎn)品利潤(rùn)不高。

最后要說(shuō)的問題是部分陶瓷企業(yè)大而不強(qiáng)，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)不明顯。這些企業(yè)經(jīng)營(yíng)機(jī)制不靈活，讓然延續(xù)傳統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)管理模式，難以跟得上當(dāng)前市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的步伐；因此，經(jīng)營(yíng)機(jī)制僵化和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)定位不明確是導(dǎo)致部分陶瓷企業(yè)大而不強(qiáng)的主要原因，也是陶瓷產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中面臨的重要問題。

五、我國(guó)陶瓷產(chǎn)業(yè)的對(duì)策建議

現(xiàn)在社會(huì)生活水平在不斷的提高中，因而產(chǎn)品的第一要素就是與消費(fèi)潮流相呼應(yīng)，所以產(chǎn)品創(chuàng)新是我國(guó)陶瓷。工藝技術(shù)不斷創(chuàng)新，有效降低生產(chǎn)成本。

陶瓷企業(yè)在廠址選擇、空間布置、廠內(nèi)運(yùn)輸線路的安排等方面力求合理，盡量減少運(yùn)輸量；實(shí)現(xiàn)陶瓷企業(yè)運(yùn)輸操作機(jī)械化、自動(dòng)化，減輕工人的工作強(qiáng)度

減少或消除作業(yè)中的多余和無(wú)效時(shí)間，增加基本作業(yè)時(shí)間的比重。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，開發(fā)新技術(shù)，提高企業(yè)管理水平，縮短陶瓷產(chǎn)品的生產(chǎn)周期。

陶瓷生產(chǎn)過(guò)程的專業(yè)化和協(xié)作水平較低。所以，當(dāng)今階段仍然需要我們的努力，完善陶瓷工藝，制備新型功能型陶瓷。

參考文獻(xiàn)：

① 肖漢寧.高朋召高性能結(jié)構(gòu)陶瓷及其應(yīng)用，北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2006.② 張?jiān)坪?陶瓷工藝技術(shù).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.③ 王零森.特種陶瓷.長(zhǎng)沙：中南大學(xué)工業(yè)出版社，2000.④ 謝志鵬.結(jié)構(gòu)陶瓷.北京：清華大學(xué)出版社，2001.

第二篇：特種加工小論文

特種加工論文

院系：機(jī)電工程學(xué)院

數(shù)控快走絲電火花線切割加工工藝分析

摘要：電火花線切割加工是一種能加工復(fù)雜截面的技術(shù)，只有工藝合理，才能高效率地加工精密模具零件，文章主要敘述了電火花線切割加工的步驟和特點(diǎn)，最后重點(diǎn)提出在加工過(guò)程中遇到的常見問題的處理方法。

關(guān)鍵詞：電火花線切割、加工原理、加工工藝、常見問題處理

電火花線切割加工（Wire Cut EDM,簡(jiǎn)稱WEDM）是在電火花加工基礎(chǔ)上于2050年代末最早在前蘇聯(lián)發(fā)展起來(lái)的一中新的工藝方式，是用線狀電極（鉬絲或銅絲）靠火花放電對(duì)工件進(jìn)行切割，故成為電火花線切割，有時(shí)簡(jiǎn)稱線切割。它在對(duì)一些難切削的材料、特殊及復(fù)雜形狀的零件的加工上較傳統(tǒng)的切削加工方法具有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此被廣泛應(yīng)用于模具、工具、航空航天等制造加工領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)外的線切割機(jī)已占電加工機(jī)床的60%以上。

一、線切割加工的原理

電火花線切割加工的基本原理是利用工具電極（鉬絲）和工件兩極之間脈沖放電時(shí)產(chǎn)生的電腐蝕現(xiàn)象對(duì)工件進(jìn)行脈沖火花放電、切割成形。

如圖為快走絲電火花線切割工藝及裝置的示意圖。利用細(xì)鉬絲(電鍍絲)作工具電極進(jìn)行切割，貯絲筒使鉬絲作正反向交替移動(dòng)，加工能源由脈沖電源供給。在電極絲和工件之間澆注工作液介質(zhì)，工作臺(tái)在水平面兩個(gè)坐標(biāo)方向各自按預(yù)定的控制程序，根據(jù)火花間隙狀態(tài)作伺服進(jìn)給移動(dòng)，從而合成各種曲線軌跡，把工件切割成形。

二、電火花線切割加工的特點(diǎn)

電火花線切割加工過(guò)程的工藝，與其它的特種加工方法比較，有共性也有自己的特性。

1、工具電極為順電極走絲軸線方向移動(dòng)著的線狀電極。

2、工具與工件在兩個(gè)水平方向同時(shí)有相對(duì)伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

3、直接利用線狀的電極絲作電極，不需要制作成形的工具電極，大大降低了成形工具電極的設(shè)計(jì)和制造費(fèi)用。

4、可加工形狀復(fù)雜的和難加工的工件，也可加工貴重金屬。

5、利用電蝕加工原理，電極絲與工件不直接接觸，兩者之間的作用很小，故而電極絲、夾具不需要太高的強(qiáng)度。

6、電極絲材料不必比工件材料硬，可以節(jié)約輔助時(shí)間和刀具費(fèi)用。

7、直接利用電、熱能進(jìn)行加工，可以方便的對(duì)加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，有利于加工精度的提高，便于實(shí)現(xiàn)加工過(guò)程的自動(dòng)化。

8、工作液一般采用水基乳化液或純水，不會(huì)引燃起火，容易實(shí)現(xiàn)安全無(wú)人運(yùn)轉(zhuǎn)。

9、工具損耗率較?。裳a(bǔ)償）。

三、數(shù)控電火花線切割加工的應(yīng)用

電火花線切割是一種應(yīng)用機(jī)械能以外的能量形式特種加工方式。它可加工任何導(dǎo)電的金屬材料，如硬質(zhì)合金、耐熱鋼、不銹鋼、淬火鋼、鈦合金等。但主要適用于切割各種沖模、塑料模、粉末冶金模等二維及三維直紋面組成的模具及零件，可直接切割各種樣板、磁鋼、硅鋼片沖片，也常用于鉬、鎢、半導(dǎo)體材料或貴重金屬的切割。

高速走絲線切割機(jī)床適用于加工各種復(fù)雜形狀的沖模及單件齒輪、花鍵、尖角窄縫類零件，也由于它將新的能量形式直接作用于材料，使得加工產(chǎn)生了諸多特點(diǎn)，為新產(chǎn)品試制、精密零件加工及模具制造等開辟了一條新的工藝途徑。主要有以下幾個(gè)方面。

1、模具加工：

適用于加工各種形狀的沖模。調(diào)整不同的間隙補(bǔ)償量，只需一次編程就可以切割凸模、凸模固定板、凹模及卸料板等?？熳呓z電火花線切割機(jī)的模具配合間隙、加工精度通常都能達(dá)到0.01～0.02mm的要求。此外，還可加工擠壓模、粉末冶金模、彎曲模、塑壓模等通常帶錐度的模具。

2、新產(chǎn)品試件的加工：

以往試制新產(chǎn)品的關(guān)鍵零部件時(shí)，必須先設(shè)計(jì)、制造相應(yīng)的刀、夾、量具和模具，以及二次工裝，現(xiàn)在采用數(shù)控電火花線切割，可以直接加工出各種標(biāo)準(zhǔn)的和非標(biāo)準(zhǔn)的直齒輪（包括非圓齒輪、非漸開線齒輪），微型電動(dòng)機(jī)定子、轉(zhuǎn)子硅鋼片，各種變壓器鐵心，各種特殊、復(fù)雜的二次曲面體零件。這樣可以省去設(shè)計(jì)和制造相應(yīng)的刀、夾、量具、模具及二次工具，大大縮短了試制周期。另外修改設(shè)計(jì)、變更加工程序比較方便，加工薄件時(shí)還可多片疊在一起加工。

3、難加工零件的加工：

加工用的工具硬度不必大于被加工材料的硬度，這就使得高硬度、高強(qiáng)度、高韌性等難加工材料的加工變得容易，大大提高了材料的可加工性。而材料的可加工性也不再與硬度、強(qiáng)度、韌性、脆性等成直接、正比關(guān)系。

4、貴重金屬的下料：

在加工過(guò)程中，由于電極絲比較細(xì)，切縫很窄，且工具和工件之間不存在顯著的機(jī)械切削力，只對(duì)工件材料進(jìn)行“套料”加工，實(shí)際金屬去除量很少，材料的利用率很高，所以適合用于切割貴重金屬。

四、數(shù)控電火花線切割的加工工藝

1、工件材料的選擇：

對(duì)不經(jīng)鍛打、不淬火材料，在線切割加工前最好采用低溫回火消除內(nèi)應(yīng)力，因?yàn)槿绻ぜ膬?nèi)應(yīng)力沒有得到消除，在切割時(shí)，有的工件會(huì)開裂，把鉬絲碰斷；有的會(huì)使間隙變形，把鉬絲夾斷或彈斷。如淬火后T8鋼在線切割加工中及易引起斷絲盡量少用。切割厚鋁材料時(shí)，由于排屑困難，導(dǎo)電塊磨損較大，注意及時(shí)更換。

2、切割路線的選擇（多次切割）：

為了獲得較高的加工精度，可以考慮在快走絲線切割機(jī)床采用多次切割工藝。

采用多次切割工藝時(shí)，第一次切割主要進(jìn)行高速穩(wěn)定切割，因此可選用高峰值電流；第二次切割的主要任務(wù)是修光。應(yīng)選擇較小的脈沖電流和脈沖寬度。

3、穿絲孔和電極絲切入位置的選擇：

對(duì)于不同的工件，加工穿絲孔的位置不同。在切割中、小孔形凹形類工件時(shí)，穿絲孔應(yīng)位于凹形的中心位置，既便于穿絲孔加工位置準(zhǔn)確，又便于控制坐標(biāo)軌跡的計(jì)算；在切割凸形或大孔形凹形類工件時(shí)，穿絲孔應(yīng)設(shè)置在加工起點(diǎn)附近，以縮短無(wú)用切割行程，同時(shí)應(yīng)便于簡(jiǎn)化有關(guān)軌跡控制的計(jì)算。穿孔絲也可選在距離型孔邊緣2～5mm處,如圖所示。加工凸模時(shí)，為減小變形，電極絲切割時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡與運(yùn)動(dòng)邊緣的距離應(yīng)大于5mm。

4、電參數(shù)的選擇：

對(duì)加工質(zhì)量具有明顯影響的電參數(shù)主要包括脈沖電流、脈沖寬度、脈沖間隔、運(yùn)絲速度等，通常需要在保證表面質(zhì)量、尺寸精度的前提下，盡量提高加工效率。

脈沖電源是影響加工表面質(zhì)量的重要因素。減小單個(gè)脈沖能量可以改善表面粗糙度。決定單個(gè)脈沖能量的因素主要是脈沖寬度和脈沖電流。因此采用小的脈沖寬度和脈沖電流可獲得良好的表面粗糙度。但是單個(gè)脈沖能量越小，切割速度越慢，如果脈沖電流太小，將不能產(chǎn)生放電火化，不能正常切割。一般來(lái)講，精加工時(shí)，脈沖寬度可在20μs內(nèi)選擇；中加工時(shí)，可在20μs～60μs內(nèi)選擇。

脈沖間隔對(duì)切割速度影響較大，而對(duì)表面粗糙度影響較小。脈沖間隔越小，單位時(shí)間放電加工的次數(shù)越多，因而切割速度也越高。實(shí)際上，脈沖間隔不能太小，否則放電產(chǎn)物來(lái)不及被沖刷掉，放電間隙不能充分消電離，加工不穩(wěn)定，容易燒傷工件或斷絲。對(duì)于厚度較大的工件，應(yīng)適當(dāng)加大脈沖間隔，以充分消除放電產(chǎn)物，形成穩(wěn)定切割。一般脈沖間隔在10μs～250μs范圍內(nèi)基本上能適應(yīng)各種加工條件，進(jìn)行穩(wěn)定加工。

5、其它非電參數(shù)的選擇：

對(duì)于快走絲線切割，廣泛采用直徑為0.06～0.20mm的鉬絲，因它耐耗損、抗拉強(qiáng)度高、絲質(zhì)不易變脆且較少斷絲。提高電極絲的張力可減輕絲振的影響，從而提高精度和切割速度。采用恒張力裝置可以在一定程度上改善張力的波動(dòng)。電極絲的直徑?jīng)Q定了切縫寬度和允許的峰值電流，最高切割速度一般都是用較粗的絲實(shí)現(xiàn)的。隨著走絲速度的提高，在一定范圍內(nèi)，加工速度也在提高。提高走絲速度有利于電極絲把工作液帶入較厚的工件放電間隙中，有利于電蝕物的排除和放電加工的穩(wěn)定。但走絲速度過(guò)高，將加大機(jī)械振動(dòng)、降低精度和切割速度，表面粗糙度也惡化，并容易造成斷絲，所以一般以小于10m/s為宜。

五、常見問題的處理

數(shù)控電火花線切割加工中，電極絲的損耗或斷絲嚴(yán)重影響其連續(xù)自動(dòng)操作的進(jìn)行。尤其是在高速走絲的線切割機(jī)床，它的電極絲主要是采用鉬絲，電極絲運(yùn)動(dòng)速度快，通常為8～1０m/s，而且是雙向往返循環(huán)運(yùn)行。在加工過(guò)程中隨著電極絲損耗的增加，切縫越來(lái)越窄，不僅會(huì)使加工面的尺寸誤差增大，而且很容易發(fā)生斷絲。如果在切割工件過(guò)程中多次斷絲，不僅會(huì)造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，而且會(huì)帶來(lái)重新繞絲的麻煩；不僅耽誤時(shí)間，而且會(huì)在工件上產(chǎn)生斷絲痕跡，影響精度和加工表面的質(zhì)量，嚴(yán)重的會(huì)造成工件報(bào)廢。

造成電極絲折斷的原因包括：電極絲損耗過(guò)度；運(yùn)絲絲杠螺母副間隙太大；工件端面切割條件惡劣；工作液選用不當(dāng)或者太臟；選擇脈沖電流、脈沖寬度過(guò)大；電極絲老化，抗拉力不夠；導(dǎo)輪或?qū)л嗇S承磨損；進(jìn)給速度過(guò)大；工件變形導(dǎo)致切縫變窄等。因此，為了防止出現(xiàn)斷絲故障，需要選擇合適的電參數(shù)、定期更換工作液、定期更換導(dǎo)輪、定期更換電極絲、穩(wěn)定裝夾工件并選擇合理的切割路線等。

1、電極絲的損耗：

線切割加工中，在工件材料被蝕除、切割成型的同時(shí)，電極絲也會(huì)被放電腐蝕，即電極絲發(fā)生損耗。電極絲使用的時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，絲徑變細(xì)且布滿顯微放電凹坑、抗拉強(qiáng)度下降，最終發(fā)生斷裂。一般來(lái)說(shuō)，為避免損耗過(guò)度導(dǎo)致斷裂，在測(cè)量絲徑比新絲減少0.03～O.05mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換新絲。

2、鉬絲的松緊程度：

如果鉬絲安裝太松，則鉬絲抖動(dòng)厲害，不僅會(huì)造成斷絲，而且由于鉬絲的抖動(dòng)直接影響工件表面粗糙度。但鉬絲也不能安裝得太緊，太緊內(nèi)應(yīng)力增大，也會(huì)造成斷絲，因此鉬絲在切割過(guò)程中，其松緊程度要適當(dāng)，新安裝的鉬絲，要先緊絲再加工，緊絲時(shí)用力不要太大。鉬絲在加工一段時(shí)間后，由于自身的拉伸而變松。當(dāng)伸長(zhǎng)量較大時(shí)，會(huì)加劇鉬絲振動(dòng)或出現(xiàn)鉬絲在貯絲筒上重疊。使走絲不穩(wěn)而引起斷絲。應(yīng)經(jīng)常檢查鉬絲的松緊程度，如果存在松弛現(xiàn)象，要及時(shí)拉緊。

3、鉬絲安裝：

鉬絲要按規(guī)定的走向繞在貯絲筒上，同時(shí)固定兩端。繞絲時(shí)，一般貯絲筒兩端各留10mm，中間繞滿不重疊，寬度不少于貯絲筒長(zhǎng)度的一半，以免電機(jī)換向頻繁而使機(jī)件加速損壞，也防止鉬絲頻繁參與切割而斷絲。機(jī)床上鉬絲引出處有擋絲棒，擋絲棒是由兩根紅寶石制成的導(dǎo)向立柱，擋絲棒不像導(dǎo)輪那樣作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，它們直接與鉬絲接觸，作滑動(dòng)摩擦。因此磨損很快，使用不久柱體與鉬絲接觸的地方就會(huì)形成深溝，必須及時(shí)檢查并進(jìn)行翻轉(zhuǎn)和更換，否則會(huì)出現(xiàn)疊絲斷絲。

4、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)：

線切割機(jī)的運(yùn)絲機(jī)構(gòu)主要是由貯絲筒、線架和導(dǎo)輪組成。當(dāng)運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的精度下降時(shí)（主要是傳動(dòng)軸承），會(huì)引起貯絲筒的徑向跳動(dòng)和軸向竄動(dòng)。貯絲筒的徑向跳動(dòng)會(huì)使電極絲的張力減小，造成絲松，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使鉬絲從導(dǎo)輪槽中脫出拉斷。貯絲筒的軸向竄動(dòng)會(huì)使排絲不勻，產(chǎn)生疊絲現(xiàn)象。貯絲筒的軸和軸承等零件常因磨損而產(chǎn)生間隙，也容易引起絲抖動(dòng)而斷絲，因此必須及時(shí)更換磨損的軸和軸承等零件。貯絲筒換向時(shí)，如沒有切斷高頻電源，會(huì)導(dǎo)致鉬絲在短時(shí)間內(nèi)溫度過(guò)高而燒斷鉬絲，因此必須檢查貯絲筒后端的行程開關(guān)是否失靈。要保持貯絲筒、導(dǎo)輪轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，否則在往返運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)引起運(yùn)絲系統(tǒng)振動(dòng)而斷絲。繞絲后空載走絲檢驗(yàn)鉬絲是否抖動(dòng)。貯絲筒后端的限位擋塊必須調(diào)整好，避免貯絲筒沖出限位行程而斷絲。擋絲裝置中擋塊與快速運(yùn)動(dòng)的鉬絲接觸、摩擦，易產(chǎn)生溝槽并造成夾絲拉斷，因此也需及時(shí)更換。導(dǎo)輪軸承的磨損將直接影響導(dǎo)絲精度，此外，當(dāng)導(dǎo)輪的V型槽、寶石限位塊、導(dǎo)電塊磨損后產(chǎn)生的溝槽，也會(huì)使電極絲的摩擦力過(guò)大，易將鉬絲拉斷。這種現(xiàn)象一般發(fā)生在機(jī)床使用時(shí)間較長(zhǎng)、加工工件較厚、運(yùn)絲機(jī)構(gòu)不易清理的情況下。因此在機(jī)床使用中應(yīng)定期檢查運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的精度，及時(shí)更換易磨損件。

5、工件裝夾：

雖然線切割加工過(guò)程中工件受力極小，但仍需牢固夾緊工件，防止加工過(guò)程中因工件位置變動(dòng)造成斷絲。同時(shí)要避免由于工件的自重和工件材料的彈性變形造成的斷絲。在加工厚重工件時(shí)，可在加工快要結(jié)束時(shí)，用磁鐵吸住將要下落的工件，或者人工保護(hù)下落的工件，使其平行緩慢下落從而防止斷絲。結(jié)論

本文對(duì)快走絲電火花線切割加工的原理、特點(diǎn)、應(yīng)用、工藝等做了詳細(xì)的介紹，并結(jié)合電極絲的損耗及斷裂等常見的問題作出分析，對(duì)電火花線切割加工工藝的理解有一定的幫助。

參考文獻(xiàn)

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[5]李明奇，朱林逋，李明輝等.高速走絲電火花線切割加工多次切割工藝的研究及應(yīng)用.電加工與模具，2003(4): 45～47。

第三篇：特種焊接論文

激光焊和電子束焊接

學(xué) 院：材 料 科 學(xué) 與 工 程 學(xué) 院

專 業(yè)：金 屬 材 料 科 學(xué) 與 工 程

姓 名：黎 琦

學(xué) 號(hào)：20100800411

激光焊和電子束焊接

摘要： 本文通過(guò)對(duì)特種焊接方法中的激光焊和電子束焊接兩種方法的原理、特點(diǎn)、設(shè)備、工藝及應(yīng)用等方面的簡(jiǎn)介，讓大家對(duì)特種焊接技術(shù)得到一個(gè)完整的認(rèn)識(shí)。在焊接這個(gè)領(lǐng)域中，特種焊接技術(shù)是在近年來(lái)得到高速的發(fā)展。它不僅給焊接技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)巨大的推動(dòng)力，也對(duì)許多相關(guān)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生相當(dāng)深遠(yuǎn)的影響

關(guān)鍵詞：焊接技術(shù) 發(fā)展

日新月異

1.引言 焊接作為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和國(guó)家建設(shè)中發(fā)揮了重要的作用。焊接技術(shù)的優(yōu)秀成果在航空、核能、船舶、電力、電子、海洋鉆探、高程建筑等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，焊接已經(jīng)逐漸脫離了單純工藝和技術(shù)的層面而走向科學(xué)的范疇，并且在與其他科學(xué)知識(shí)的不斷碰撞和交融中，展現(xiàn)出來(lái)旺盛的生命力。新材料的不斷產(chǎn)生、新能源的不斷開發(fā)和新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，對(duì)焊接技術(shù)提出了新的挑戰(zhàn)。由此傳統(tǒng)的焊接技術(shù)以滿足不了工程的應(yīng)用，隨著材料和技術(shù)的發(fā)展，焊接技術(shù)也得到了發(fā)展，越來(lái)越多的焊接方法得到應(yīng)用——特種焊接。

2.激光焊

2.1激光焊的基本原理（1）激光焊接的基本過(guò)程

使用經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后具有高功率密度的激光束照射到焊接材料表面，利用材料對(duì)光能的吸收來(lái)對(duì)其進(jìn)行加熱、熔化，再經(jīng)過(guò)冷卻結(jié)晶而形成焊接接頭的一種熔化焊過(guò)程。（2）激光焊機(jī)理

按激光器輸出能量的方式不同，激光焊分為脈沖激光焊和連續(xù)激光焊，按激光聚焦后光斑上功率密度的不同，激光焊可分為傳熱焊和深熔焊。1）激光傳熱焊

采用的激光器光斑上的功率密度小于105W時(shí)，激光將金屬表面加熱到熔點(diǎn)與沸點(diǎn)之間，焊接時(shí)，金屬材料表面將所吸收的激光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，是金屬表面溫度升高而熔化，然后通過(guò)熱傳導(dǎo)方式把熱能傳向金屬內(nèi)部，使熔化區(qū)逐漸擴(kuò)大，凝固后形成焊點(diǎn)或焊縫，其熔深輪廓近似為半球形。

特點(diǎn)是：激光光斑上的功率密度小，很大一部分光被金屬表面所反射，光的吸收率較低，焊接熔深淺，焊接速度慢。主要用于薄、小零件的焊接加工。2）激光深熔焊

當(dāng)激光光斑上的功率密度足夠大時(shí)（大于等于106W/cm2）,金屬在激光的照射下被迅速加熱，其表面溫度在極短的時(shí)間內(nèi)升高到沸點(diǎn)，是金屬熔化和汽化。當(dāng)金屬汽化時(shí)，所產(chǎn)生的金屬蒸汽以一定的速度離開熔池，金屬蒸汽的溢出對(duì)熔化的液態(tài)金屬產(chǎn)生一個(gè)附加壓力，使熔池金屬表面向下凹陷，在激光光斑下產(chǎn)生一個(gè)凹坑。當(dāng)光束在小孔底部繼續(xù)加熱汽化時(shí)，所產(chǎn)生的金屬蒸汽一方面壓迫坑底的液態(tài)金屬是小坑進(jìn)一步加深，另一方面，向坑外飛出的蒸汽將熔化的的金屬擠向熔池四周。這個(gè)過(guò)程連續(xù)進(jìn)行下去，便在液態(tài)金屬中形成一個(gè)細(xì)長(zhǎng)的空洞。當(dāng)光束能力所產(chǎn)生的金屬蒸汽的反沖壓力與液態(tài)金屬的表面張力和重力平衡后，小孔不再繼續(xù)加深，形成一個(gè)深度穩(wěn)定的孔而進(jìn)行焊接，因此稱之為激光深熔焊。（3）激光焊過(guò)程中的幾種效應(yīng)

小孔效應(yīng)、等離子體屏蔽效應(yīng)、等離子體的負(fù)面效應(yīng)、壁聚焦效應(yīng)、凈化效應(yīng)

2.2激光焊接的設(shè)備組成

激光器、光學(xué)系統(tǒng)、激光加工機(jī)、輻射參數(shù)傳感器、工藝介質(zhì)輸送系統(tǒng)、工藝參數(shù)傳感器、控制系統(tǒng)、準(zhǔn)直用He-Ne激光器

其中激光焊接設(shè)備主要由激光器、導(dǎo)光系統(tǒng)、焊接機(jī)和控制系統(tǒng)組成。2.3激光焊接的工藝特點(diǎn)

按焊接熔池形成的機(jī)理區(qū)分，激光焊接有兩種基本模式：熱導(dǎo)焊和深熔焊，前者所用激光功率密度較低（105～106W／cm2），工件吸收激光后，僅達(dá)到表面熔化，然后依靠熱傳導(dǎo)向工件內(nèi)部傳遞熱量形成熔池。這種焊接模式熔深淺，深寬比較小。后者激光動(dòng)車密度高（106～107W／cm2），工件吸收激光后迅速熔化乃至氣化，熔化的金屬在蒸汽壓力作用下形成小孔激光束可直照孔底，使小孔不斷延伸，直至小孔內(nèi)的蒸氣壓力與液體金屬的表面張力和重力平衡為止。小孔隨著激光束沿焊接方向移動(dòng)時(shí)，小孔前方熔化的金屬繞過(guò)小孔流向后方，凝固后形成焊縫（圖1）。這種焊接模式熔深大，深寬比也大。在機(jī)械制造領(lǐng)域，除了那些微薄零件之外，一般應(yīng)選用深館焊。

深熔焊過(guò)程產(chǎn)生的金屬蒸氣和保護(hù)氣體，在激光作用下發(fā)生電離，從而在小孔內(nèi)部和上方形成等離子體。等離子體對(duì)激光有吸收、折射和散射作用，因此一般來(lái)說(shuō)熔池上方的等離子體會(huì)削弱到達(dá)工件的激光能量。并影響光束的聚焦效果、對(duì)焊接不利。通?？奢o加側(cè)吹氣驅(qū)除或削弱等離子體。小孔的形成和等離子體效應(yīng)，使焊接過(guò)程中伴隨著具有特征的聲、光和電荷產(chǎn)生，研究它們與焊接規(guī)范及焊縫質(zhì)量之間的關(guān)系，和利用這些特征信號(hào)對(duì)激光焊接過(guò)程及質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控，具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。

由于經(jīng)聚焦后的激光束光斑?。?.1～0.3mm），功率密度高，比電弧焊（5×102～104W/cm2）高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因而激光焊接具有傳統(tǒng)焊接方法無(wú)法比擬的顯著優(yōu)點(diǎn)：加熱范圍小，焊縫和熱影響區(qū)窄，接頭性能優(yōu)良；殘余應(yīng)力和焊接變形小，可以實(shí)現(xiàn)高精度焊接；可對(duì)高熔點(diǎn)、高熱導(dǎo)率，熱敏感材料及非金屬進(jìn)行焊接；焊接速度快，生產(chǎn)率高；具有高度柔性，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。

激光焊與電子束焊有許多相似之處，但它不需要真空室，不產(chǎn)生X射線，更適合生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。激光焊接實(shí)際上已取得了電子束焊接20年前的地位，成為高能束焊接技術(shù)發(fā)展的主流。

2.4激光焊接在工業(yè)中的應(yīng)用情況（1）激光焊接在國(guó)外汽車工業(yè)中的應(yīng)用 1）白車身激光焊接

汽車工業(yè)中的在線激光焊接大量用在白車身沖壓零件的裝配和連接上。主要應(yīng)用包括車頂蓋激光焊、行李箱蓋激光釬焊及車架激光焊接。

另一項(xiàng)比較重要的車身激光焊接應(yīng)用,是車身結(jié)構(gòu)件（包括車門、車身側(cè)圍框架及立柱等）的激光焊接。采用激光焊的原因是可提高車身強(qiáng)度,并可解決一些部位難以實(shí)施常規(guī)電阻點(diǎn)焊的難題。2）不等厚激光拼焊板

車身制造采用不等厚激光拼焊板可減輕車身重量、減少零件數(shù)量、提高安全可靠性及降低成本。3）齒輪及傳動(dòng)部件焊接

20世紀(jì)80年代末,克萊斯勒公司的Kokomo分公司購(gòu)進(jìn)九臺(tái)6kWCO2激光器,用于齒輪激光焊接,生產(chǎn)能力提高40%。90年代初,美國(guó)三大汽車公司投入40多臺(tái)激光器用于傳動(dòng)部件焊接。奔馳公司經(jīng)研究利用激光焊接代替電子束焊接,因?yàn)榍罢吆缚p熱影響區(qū)小。美國(guó)福特汽車公司用4。7kWCO2激光器焊接車輪鋼圈,鋼圈厚1mm,焊接速度為2。5m/min。該公司還采用帶有視覺系統(tǒng)的激光焊接機(jī),將六根軸與鍛壓出來(lái)的齒輪焊在一起,成為轎車自動(dòng)變速器的齒輪架部件,生產(chǎn)率為200件/h。

（2）光纖激光焊在造船及海洋工程方面的應(yīng)用

目前,許多輪船都是先制造出許多獨(dú)立的局部組件結(jié)構(gòu)單元,再在水中的船臺(tái)上一個(gè)個(gè)進(jìn)行組裝。采用激光焊技術(shù)制造海洋建筑物局部組件非常合適,因?yàn)樗Y(jié)合了焊接切割自動(dòng)化技術(shù)與激光技術(shù)。與弧焊方法相比,采用該技術(shù)可以大大提高生產(chǎn)率。

造船中,采用光纖激光技術(shù),可以無(wú)需進(jìn)行焊接邊緣預(yù)處理和焊前或焊后熱處理就能將部件焊接在一起。與弧焊相比,激光焊的焊接接頭窄,熱影響區(qū)小,而且沒有傳統(tǒng)弧焊方法中出現(xiàn)的由于弧吹或電極磨損引起的焊接缺陷。所以,接頭采用光纖激光焊,可以實(shí)現(xiàn)新的焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),這在以前是不可能實(shí)焊接接頭比弧焊焊接接頭更加經(jīng)濟(jì), 質(zhì)量更好。

（3）激光焊在飛機(jī)制造中的應(yīng)用

激光束焊具有能量密度高,熱影響區(qū)小,空間位置轉(zhuǎn)換靈活,可在大氣環(huán)境下焊接,焊接變形極小等優(yōu)點(diǎn)。它主要應(yīng)用于飛機(jī)大蒙皮的拼接以及蒙皮與長(zhǎng)桁的焊接,以保證氣動(dòng)面的外形公差。另外在機(jī)身附件的裝配中也大量使用了激光束焊接技術(shù),如腹鰭和襟翼的翼盒,結(jié)構(gòu)不再是應(yīng)用內(nèi)肋條骨架支撐結(jié)構(gòu)和外加蒙皮完成,而是應(yīng)用了先進(jìn)的鈑金成形技術(shù)后,采閑激光焊接技術(shù)在三維空間完成焊接拼合,不僅產(chǎn)品質(zhì)量好,生產(chǎn)效率高,而且工藝再現(xiàn)性好,減重效果明顯。

近年來(lái)激光焊也多見于薄壁零件的制造中,如進(jìn)氣道、波紋管、輸油管道、變截面導(dǎo)管和異型封閉件。這些零件的傳統(tǒng)焊接方法多采用微弧等離子弧焊,或者是小電流鎢極氬弧焊。隨著鈦合金材料的大量使用,即便采用了這些低線能量的焊接技術(shù),仍然由于薄壁材料引起的焊接變形超出公差范圍和焊接缺陷的無(wú)法修復(fù)等原因,導(dǎo)致傳統(tǒng)焊接工藝面臨淘汰的命運(yùn)。激光束焊接配以局部保護(hù)措施,[4]非常適合焊接薄壁鈦合金殼體零件。（4）復(fù)合激光焊的應(yīng)用

復(fù)合激光焊技術(shù)結(jié)合了激光焊和傳統(tǒng)氣體保護(hù)焊（GMAW）兩者的優(yōu)點(diǎn),激光焊能在較小的熱輸入量和小的焊接熱影響區(qū)（HAZ）情況下獲得較大的熔深；所附加的氣保焊（GMAW）可以大大擴(kuò)展接頭根部間隙的大小,改善表面狀態(tài)和雜質(zhì)的允許量；提高根部間隙填充和成形質(zhì)量以及加強(qiáng)對(duì)焊接冶金的控制。（5）激光焊在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用

激光焊是用激光來(lái)加熱, 所以它可以穿透透明介質(zhì), 能夠焊到透明介質(zhì)容器的里邊去。這是其他焊接方法難以做到的。這種方法也被利用到醫(yī)學(xué)里邊,比方講我們有些患者視網(wǎng)膜脫落,視網(wǎng)膜是在眼球的后面,視網(wǎng)膜脫落以后眼睛就會(huì)失明?，F(xiàn)在就用激光的辦法,透過(guò)眼球焊到眼球后面,把這個(gè)視網(wǎng)膜和眼球焊起來(lái)。這個(gè)已經(jīng)是很成功的手術(shù)了

3.電子束焊接

3.1電子束焊接的基本原理

電子束焊接的工作原理是:在真空條件下。從電子槍中發(fā)射的電子束在高電壓(通常為20～300kV)加速下,通過(guò)電磁透鏡聚焦成高能量密度的電子束。當(dāng)電子束轟擊工件時(shí),電子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能,焊區(qū)的局部溫度可以驟升到6000℃以上。使工件材料局部熔化實(shí)現(xiàn)焊接。3.2 電子束焊接特點(diǎn)

由于高能量密度的電子束流集中作用的結(jié)果,使電子束焊接熔池“小孔”形成機(jī)理與其他熔化焊有所不同。電子束焊接過(guò)程是,高壓加速裝置形成的高功率電子束流,通過(guò)磁透鏡會(huì)聚,得到很小的焦點(diǎn)(其功率密度可達(dá)104~109W/cm2),轟擊置于真空或非真空的焊件時(shí),電子的動(dòng)能迅速轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?熔化金屬,實(shí)現(xiàn)金屬焊接的目的。電子束焊接的特點(diǎn)可概括如下:

(1)電子束斑點(diǎn)直徑小,加熱功率密度大,焊接速度快,熱影響區(qū)小;

(2)可獲得深寬比大的焊縫,焊接厚件時(shí)可以不開坡口一次成形;(3)多數(shù)構(gòu)件是在真空條件下焊接,焊縫純潔度高;

(4)規(guī)范參數(shù)易于調(diào)節(jié),工藝適應(yīng)性強(qiáng);

(5)適于焊接多種金屬材料;

(6)焊接熱輸入低,焊接熱變形小。但是電子束焊接方法也有一些不足,如:

(1)電子束焊機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,控制設(shè)備精度高,所需費(fèi)用高;

(2)焊接前對(duì)接頭加工、裝配要求嚴(yán)格,以保證接頭位置準(zhǔn)確、間隙小而且均勻;

(3)真空電子束焊接時(shí),被焊工件尺寸和形狀常常受到工作室的限制,每次裝卸工件要求重新抽真空;

(4)冷卻過(guò)程中快速凝固,引起焊接缺陷,如氣孔、焊接脆性等;

(5)電子束易受雜散電磁場(chǎng)的干擾,影響焊接質(zhì)量;

(6)電子束焊接時(shí)產(chǎn)生的X射線需要嚴(yán)加防護(hù),以保證操作人員的健康和安全。

3.3.電子束焊接的分類

1）、根據(jù)焊件所處真空度的差異可分為:

（1)高真空電子束焊接(真空度為10-4～10-1Pa):該方法電子散射小,作用在工件上的功率密度高,穿透深度大,焊縫深

寬比大,適宜于活性金屬、難熔金屬及質(zhì)量要求高的工件焊接,應(yīng)用最為廣泛。

（2)低真空電子束焊接(真空度為10-1～10Pa)。與高真空電子束焊相比,電束較寬,工作距離較大,真空系統(tǒng)簡(jiǎn)單,生產(chǎn)效率高,成本低。減弱了焊接時(shí)金屬的蒸發(fā)等。

（3)非真空電子束焊接(無(wú)真空工作室):在大氣壓力的環(huán)境中焊接,電束散射寬,焊縫較寬、深寬比小,可焊大尺寸的工件。焊接時(shí),束流進(jìn)入大氣前先經(jīng)過(guò)充滿氦的氣室,而后與氦氣一起進(jìn)入大氣。

2）、根據(jù)電子槍加速電壓又可分為:

(1)高壓電子束焊接:加速電壓大于120千伏,束斑直徑小,功率密度大,工作距離長(zhǎng),焊縫的深寬比大,焊縫精密,變形小,適用于單道焊縫的大厚度板材和難熔、熱敏材料的焊接。

(2)中壓電子束焊接:加速電壓范圍為40～100千伏,滿足除極薄材料外的一般厚度材料的焊接,可用局部真空室滿足大型件的焊接。

(3)低壓電子束焊接:加速電壓低于40千伏,功率密度小,工作距離短,焊縫稍寬,畸變稍大,適用于焊縫深寬比小的薄板焊接。3）、按電子束對(duì)材料的加熱機(jī)制分

(1)熱傳導(dǎo)焊接:作用在工件表面的功率密度<105W/cm2,電子束轉(zhuǎn)化的熱能通過(guò)熱傳導(dǎo)使工件熔化,熔化金屬不產(chǎn)生顯著的蒸發(fā)。

(2)深熔焊接:作用在工件表面的功率密度>105W/cm2,金屬被熔化并伴有強(qiáng)烈的蒸發(fā),形成熔池小孔,電子束穿入小孔內(nèi)部與金屬直接作用,焊縫深寬比大。3.4 電子束焊接的工藝

電子束焊接是一種利用電子束作為熱源的焊接工藝。電子束發(fā)生器中的陰極加熱到一定的溫度時(shí)逸出電子，電子在高壓電場(chǎng)中被加速，通過(guò)電磁透鏡聚焦后，形成能量密集度極高的電子束，當(dāng)電子束轟擊焊接表面時(shí)，電子的動(dòng)能大部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使焊接件的結(jié)合處的金屬熔融，當(dāng)焊件移動(dòng)時(shí)，在焊件結(jié)合處形成一條連續(xù)的焊縫。對(duì)于真空電子束焊機(jī)，要焊接的工件置于真空室中，一般裝夾在可直線移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)的工作臺(tái)上。焊接過(guò)程可通過(guò)觀察系統(tǒng)觀察。3.5電子束焊接在工業(yè)上的應(yīng)用:

1）、飛機(jī)和航天飛行器

電子束已被用來(lái)將鈦鍛件焊接成新型直升機(jī)的轉(zhuǎn)翼,現(xiàn)代戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)翼箱等。發(fā)動(dòng)機(jī)上一些其他部件如透平罩、壓縮機(jī)箱體以及飛機(jī)的燃料驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和著陸起落架等也都采用了電子束焊接。

由于電子束焊接的變形和熱影響區(qū)小,已被用于航天飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配焊接,如主燃燒室、熱氣歧管、高(低)壓燃料渦輪泵、高(低)壓氧化劑渦輪泵、燃料預(yù)燃燒室、氧化劑預(yù)燃燒器等間的焊接。2）、發(fā)電設(shè)備

電子束焊接以其獨(dú)有的優(yōu)點(diǎn)正在發(fā)電設(shè)備的制造方面取代傳統(tǒng)的焊接方法。如美國(guó)、日本等國(guó)家都已使用真空電子束焊接取代埋弧焊工藝焊接汽輪機(jī)定子和汽輪機(jī)導(dǎo)向葉片。使用埋弧焊需要幾天才能完成的焊接,使用電子束焊接后僅需幾個(gè)小時(shí)就能完成。3）、汽車工業(yè)

使用電子束焊接方法焊接汽車后橋,省去了坡口的制作的準(zhǔn)備。由于在真空條件下施焊,電子束焊接大大地清除了產(chǎn)生氣孔、裂紋、夾渣等這些缺陷的可能,強(qiáng)度得到了保證,獲得了極佳的經(jīng)濟(jì)效益。此外,真空電子束焊接還用來(lái)焊接汽車驅(qū)動(dòng)輪、扭矩變換器、行星齒輪支座、飛輪、滑叉等,都取得了前所未有的效果。4）、電子元器件

隨著現(xiàn)代工業(yè)對(duì)電子線路和元器件的要求越來(lái)越高,電子束焊在電子行業(yè)發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。真空電子束用來(lái)焊接密封晶體管已取代釬代焊焊接晶體管連接接頭。有些電子線路和元器件要求其焊縫在焊完后繼續(xù)保持在真空密封裝置內(nèi),焊縫不得有腐蝕性雜質(zhì),電子束焊接正是滿足這種要求的最有效方法。5）、機(jī)械基礎(chǔ)件

電子束也用來(lái)焊接有特殊要求的機(jī)械基礎(chǔ)件,如軸、軸承、齒輪、金屬帶鋸、雙金屬帶等。對(duì)于硬度極高的金屬的切斷,使用電子束,可將高速鋼型材焊在柔韌的載體帶上。適當(dāng)選擇高速鋼型材寬度,使得銑鋸齒時(shí),齒間,即斷裂危險(xiǎn)區(qū)位于柔韌性載體帶上,這樣,就能使高速鋼齒尖達(dá)到最佳硬度,帶鋸能在最佳經(jīng)濟(jì)效益下實(shí)現(xiàn)最大負(fù)荷。6）、核工業(yè)產(chǎn)品

電子束焊接最早應(yīng)用于核工業(yè)產(chǎn)品部件,近些年來(lái),在這一領(lǐng)域得到更充分的發(fā)展。如:一種核工業(yè)多種用途的真空電子束焊機(jī),在離子推進(jìn)系統(tǒng)中,它應(yīng)用于難熔、耐蝕金屬的焊接和不同金屬之間的連接,焊縫無(wú)裂紋和泄漏,變形也相當(dāng)小。4.結(jié)束語(yǔ)

學(xué)習(xí)特種焊接后，總體感覺這些焊接方法優(yōu)于傳統(tǒng)的焊接方法，適應(yīng)于要求高，難用一般方法焊接的焊件焊接。廣泛的應(yīng)用于航空航天、石油化工、宇航等領(lǐng)域。由于新材料的不斷出現(xiàn)，科技的不斷發(fā)展，新的焊接方法將不斷的出現(xiàn)，日新月異。

第四篇：特種加工論文

特種加工技術(shù)的現(xiàn)代應(yīng)用及其發(fā)展研究

摘要：特種加工技術(shù)是直接借助電能、熱能、聲能、光化學(xué)能或者復(fù)合能實(shí)現(xiàn)材料切削的加工方法，是難切削材料、復(fù)雜型面、低剛度零件及模具加工中的重要工藝方法。本文介紹了概念、特點(diǎn)、分類以及近些年應(yīng)用于特種加工的一些新方法、新工藝。

關(guān)鍵詞：特種加工 電火花加工 電化學(xué)加工 高能束流加工 超聲波加工 復(fù)合加工

1、特種加工技術(shù)的特點(diǎn)

現(xiàn)代特種加工（SP，SpciaI Machining）技術(shù)是直接借助電能、熱能、聲能、光能、電化學(xué)能、化學(xué)能及特殊機(jī)械能等多種能量或其復(fù)合以實(shí)現(xiàn)材料切除的加工方法。與常規(guī)機(jī)械加工方法相比它具有許多獨(dú)到之處。

1.1以柔克剛。因?yàn)楣ぞ吲c工件不直接接觸，加工時(shí)無(wú)明顯的強(qiáng)大機(jī)械作用力，故加工脆性材料和精密微細(xì)零件、薄壁零件、彈性元件時(shí)，工具硬度可低于被加工材料的硬度。

1.2用簡(jiǎn)單運(yùn)動(dòng)加工復(fù)雜型面。特種加工技術(shù)只需簡(jiǎn)單的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)即可加工出三維復(fù)雜型面。特種加工技術(shù)已成為復(fù)雜型面的主要加工手段。

1.3不受材料硬度限制。因?yàn)樘胤N加工技術(shù)主要不依靠機(jī)械力和機(jī)械能切除材料，而是直接用電、熱、聲、光、化學(xué)和電化學(xué)能去除金屬和非金屬材料。它們瞬時(shí)能量密度高，可以直接有效地利用各種能量，造成瞬時(shí)或局部熔化，以強(qiáng)力、高速爆炸、沖擊去除材料。其加工性能與工件材料的強(qiáng)度或硬度力學(xué)性能無(wú)關(guān)，故可以加工各種超硬超強(qiáng)材料、高脆性和熱敏材料以及特殊的金屬和非金屬材料，因此，特別適用于航空產(chǎn)品結(jié)構(gòu)材料的加工。

1.4可以獲得優(yōu)異的表面質(zhì)量。由于在特種加工過(guò)程中，工件表面不產(chǎn)生強(qiáng)烈的彈、塑性變形，故有些特種加工方法可獲得良好的表面粗糙度。熱應(yīng)力、殘余應(yīng)力、冷作硬化、熱影響區(qū)及毛刺等表面缺陷均比機(jī)械切削表面小。各種加工方法可以任意復(fù)合，揚(yáng)長(zhǎng)避短，形成新的工藝方法，更突出其優(yōu)越性，便于擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

由于特種加工技術(shù)具有其它常規(guī)加工技術(shù)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在現(xiàn)代加工技術(shù)中，占有越來(lái)越重要的地位。許多現(xiàn)代技術(shù)裝備，特別是航空航天高技術(shù)產(chǎn)品的一些結(jié)構(gòu)件，如工程陶瓷、渦輪葉片、燃燒室的三維型腔、型孔的加工和航空陀 螺、傳感器等精細(xì)表面尺寸精度達(dá)0.001Pm 或納米（nm）級(jí)精度，表面粗糙度#$ <0.01Pm 的超精密表面的加工，非采用特種加工技術(shù)不可。如今，特種加工技術(shù)的應(yīng)用已遍及到各個(gè)加工領(lǐng)域。

2、特種加工的幾種方法及分類

2.1電火花加工（也叫放電加工，EDM，ElectrosparkDischarge Machining）是一種電加熱加工過(guò)程。它是將工具電極和工件置于絕緣的工作液中，工件和工具分別接直流脈沖電源正極和負(fù)極，加上電壓，因電極之間的放電效應(yīng)，產(chǎn)生火花放電對(duì)金屬產(chǎn)生腐蝕來(lái)進(jìn)行加工。由于電極之間工件材料的微小體積上可集中很高的能量（106 ~ 107W / mm2）足以使材料熔化和蒸發(fā)?？偰芰康囊徊糠忠册尫诺焦ぞ唠姌O上造成工具磨損。因此，工具電極磨損和加工精度低是電火花加工的重要問題也是研究發(fā)展工作的主攻方向。

電火花加工方法，按其加工過(guò)程中工具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方式和加工用途的不同，可分為電火花穿孔和成形加工、電火花線切割、電火花磨削、電火花同步回轉(zhuǎn)加工及電火花強(qiáng)化與刻字等幾大類。電火花加工這種工藝方法在航空工業(yè)中直接進(jìn)入產(chǎn)品加工的比重是比較小，大多數(shù)用于工具和非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備制造。它已廣泛用于加工各種模具、曲面零件、異形孔和盲孔，用電火花切割可切割沖模，二次曲面或空間曲面的零件，用電火花鏜、磨可加工高精度的小孔、外圓、內(nèi)外螺紋和齒輪等。如今，電火花加工和線切割電火花加工技術(shù)和設(shè)備都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，無(wú)論從設(shè)備自動(dòng)化完備程度、加工精度、效率和功能都有很大改觀。

2.2電解加工（ECM，Electrochemical Machining）屬于電化學(xué)加工范疇，它是利用金屬在電解液中發(fā)生“陽(yáng)極溶解”的原理，將零件加工成形的。加工時(shí)，工件接直流電源的正極（陽(yáng)極），按要求形狀制成的工具接負(fù)極（陰極），具有一定壓力的電解液從兩極間隙中迅速流過(guò)，于是工件表面的金屬按工具陰極的形狀迅速溶解，并隨即被高速的電解液沖走，這種加工方法沒有機(jī)械加工中切削力和切削熱的作用，也沒有電火花加工中的熱影響，在航空工業(yè)中，發(fā)動(dòng)機(jī)新結(jié)構(gòu)、新材料構(gòu)件廣泛利用電解加工，如鈦合金零件、高溫渦輪深細(xì)冷卻孔、整體渦輪和葉輪以及大型環(huán)形殼體件的內(nèi)外旋轉(zhuǎn)表面、中小型支承件、盤形件腹板、特形孔均可采用電解加工。如今，電解加工技術(shù)已成為研制先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。

電解加工的發(fā)展趨勢(shì)：進(jìn)一步拓寬電解加工的應(yīng)用范圍，提高加工精度，降低加工成本，提高生產(chǎn)率，建立電解加工柔性制造系統(tǒng)（FMS），開展計(jì)算機(jī)數(shù) 2 控仿形電解加工技術(shù)研究，開展理論研究和建立過(guò)程模型。

2.3復(fù)合加工（CM，Combined Machinin）是指用多種能量組合進(jìn)行材料去除的工藝方法，以便能提高加工效率或獲得很高的尺寸精度、形狀精度和表面完整性。對(duì)于陶瓷、玻璃和半導(dǎo)體等高脆性材料，復(fù)合加工是經(jīng)濟(jì)、可靠地實(shí)現(xiàn)高的成形精度和極低的表面粗糙度（可達(dá)10nm），并是使表面和亞表層的晶體結(jié)構(gòu)組織的損傷減少至最低程度的有效方法。復(fù)合加工的方法大多是在機(jī)械加工的同時(shí)，應(yīng)用流體力學(xué)、化學(xué)、光學(xué)、電力、磁力和聲波等能量進(jìn)行綜合加工。也有不用常規(guī)的加工方法而僅僅依靠化學(xué)、光學(xué)或液動(dòng)力等作用的復(fù)合加工。復(fù)合加工的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)：復(fù)合加工是對(duì)傳統(tǒng)中常用的單一的機(jī)械加工、電加工和激光加工等方法的重要發(fā)展和補(bǔ)充。隨著精密機(jī)械大量使用脆性材料（如陶瓷、光學(xué)玻璃和寶石晶體等）以及電子工業(yè)要求超精密的晶體材料（如超大規(guī)模集成電路的半導(dǎo)體晶片、電子槍的單晶體LaB4 和藍(lán)寶石等），將促使對(duì)其他能量形式的加工機(jī)理進(jìn)行深入研究，并發(fā)展出多種多樣的適用

于各類特殊需求的最佳復(fù)合加工方法。發(fā)展虛擬制造技術(shù)。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真模擬有限元分析方法來(lái)精確優(yōu)化加工參數(shù)。如對(duì)脆性材料的物理化學(xué)特性多樣的研究，可以開發(fā)出對(duì)脆性材料進(jìn)行無(wú)微細(xì)裂紋且經(jīng)濟(jì)性高的有效的工藝，并可預(yù)測(cè)出各種不同的復(fù)合加工工藝的物理參數(shù)和磨料特性下的表面精整質(zhì)量、形狀精度和材料去除率，以利于對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化控制。

2.4高能束流加工 高能束流加工也稱為三束流加工，是利用能量密度很高的激光束 電子束或離子束等去除工件材料的特種加工方法的總稱，其中電子束加工技術(shù)改變了原有的設(shè)計(jì)思想，可將原有的高精度復(fù)雜難加工型面或無(wú)法加工的大型整體零件分成若干個(gè)易加工的單元，精加工和熱處理以后，用電子束將其焊接成整體零件。

2.5超聲波加工 它是利用加工工具的超聲頻振動(dòng)，通過(guò)磨料懸浮液加工硬脆材料的一種成形方法、超聲波加工的尺寸精度可達(dá)0.05 0.01mm，表面粗糟度Ra值可達(dá)0.8 0.1 m，它適宜加工任何脆硬材料，可加工各種孔和型腔，也可進(jìn)行套料切割、開槽和雕刻等，由于超聲波加工的生產(chǎn)效率比電火花加工低，而加工精度和表面粗糟度相對(duì)較好，所以常用于對(duì)工件的拋磨和光整加工。

3、特種加工的發(fā)展趨勢(shì)

為進(jìn)一步提高特種加工技術(shù)水平及擴(kuò)大其應(yīng)用范圍 , 當(dāng)前特種加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)主要包括以下幾點(diǎn): 3 3.1、采用自動(dòng)化技術(shù)。充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)特種加工設(shè)備的控制系統(tǒng)、電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化 , 加大對(duì)特種加工的基本原理、加工機(jī)理、工藝規(guī)律、加工穩(wěn)定性等深入研究的力度 , 建立綜合工藝參數(shù)自適應(yīng)控制裝置、數(shù)據(jù)庫(kù)等(如超聲、激光等加工), 進(jìn)而建立特種加工的 CAD /CAM與 FMS(Flexible ManufacturingSystem,柔性制造系統(tǒng))系統(tǒng) , 使加工設(shè)備向自動(dòng)化、柔性化方向發(fā)展 , 這是當(dāng)前特種加工技術(shù)的主要發(fā)展方向。

3.2、趨向精密化研究。高新技術(shù)的發(fā)展促使高新技術(shù)產(chǎn)品向超精密化與小型化方向發(fā)展 , 對(duì)產(chǎn)品零件的精度與表面粗糙度提出更嚴(yán)格的要求。為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì) , 特種加工的精密化研究已引起人們的高度重視 , 因此 , 大力開發(fā)用于超精加工的特種加工技術(shù)(如等離子弧加工等)已成為重要的發(fā)展方向。

3.3、開發(fā)新工藝方法及復(fù)合工藝。為適應(yīng)產(chǎn)品的高技術(shù)性能要求與新型材料的加工要求 , 需要不斷開發(fā)新工藝方法 , 包括微細(xì)加工和復(fù)合加工 , 尤其是質(zhì)量高、效率高、經(jīng)濟(jì)型的復(fù)合加工 , 如工程陶瓷、復(fù)合材料以及聚晶金剛石等。

3.4、污染問題是影響和限制有些特種加工應(yīng)用、發(fā)展的嚴(yán)重障礙。加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣、廢氣如果排放不當(dāng) , 會(huì)造成環(huán)境污染 , 影響工人健康。必須花大力氣處理并利用廢氣、廢液、廢渣 , 向“ 綠色 ” 加工的方向發(fā)展。

3.5進(jìn)一步開拓特種加工技術(shù)。以多種能量同時(shí)作用 , 相互取長(zhǎng)補(bǔ)短的復(fù)合加工技術(shù) , 如電解磨削、電火花磨削、電解放電加工、超聲電火花加工等 ,需要不斷。

參考文獻(xiàn)

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第五篇：特種加工論文

加工間隙內(nèi)電解產(chǎn)物對(duì)微細(xì)電解加工

院（系）名稱：

班 級(jí)：姓 名： 學(xué) 號(hào)：

機(jī)電工程學(xué)院

的影響分析 加工間隙內(nèi)電解產(chǎn)物對(duì)微細(xì)電解加工的影響分析

摘要：微細(xì)電解加工時(shí)，由于間隙微小，生成的電解產(chǎn)物因難以從加工區(qū)域中移除而降低了加工速度甚至中斷加工。為保證加工的持續(xù)進(jìn)行，利用工具電極作間歇快速回退是移除間隙內(nèi)的電解產(chǎn)物、更新電解液的有效途徑之一。論文研究分析了間歇回退加工情況下電解產(chǎn)物移除速率對(duì)加工速度的影響，結(jié)果表明：加工速度并不隨加工間隙的減小而單調(diào)增大，實(shí)際加工速度存在極限值(極大值)。為兼顧加工效率和加工精度，應(yīng)以與之對(duì)應(yīng)的間隙值作為實(shí)際加工間隙。

Abstract: the subtle electrochemical machining, as the tiny gaps, generated by electrolysis product from processing area to remove and reduce the processing speed and even interrupt processing.To ensure that the ongoing process, using the tool electrode for intermittent fast back is removed in the clearance product, electrolysis update electrolyte one of the effective ways.Paper analyzes the intermittent back under processing product electrolysis rate on the processing speed remove influence, and the results show that: the processing speed is not with the decrease of the machining gap increases and drab, actual processing speed limit(maximum value)there.For both the processing efficiency and machining precision, should be with as the matching gap value as an actual machining gap.關(guān)鍵詞：微細(xì)電解加工；電解產(chǎn)物；加工速度；間歇回退

電解是基于金屬陽(yáng)極在電解液中發(fā)生電化學(xué)溶解的原理，對(duì)工件進(jìn)行減材加工。在電解加工時(shí)，工件材料是以離子的形式被蝕除，理論上工件可達(dá)到微米甚至納米精度，因此在精密、微細(xì)制造領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。但電解加工時(shí)陰、陽(yáng)極間的電位差在加工間隙中形成的電場(chǎng)使工件上不希望被加工的部位和已加工部位都會(huì)被繼續(xù)蝕除，造成雜散腐蝕，這在很大程度上影響了電解加工的精度。因此，約束電場(chǎng)、改善流場(chǎng)是增強(qiáng)電解加工的集中蝕除能力、改善加工精度的基本途徑。為實(shí)現(xiàn)較高精度的微細(xì)電解加工，某個(gè)研究室提出了一種采用工具電極側(cè)面絕緣、微小加工間隙伺服控制、高頻窄脈沖電源、非線性低濃度電解液等方法集成的工藝路線，探索微細(xì)電解加工達(dá)到工業(yè)應(yīng)用要求的可行性。在微細(xì)電解加工過(guò)程中，加工問隙微小是其最基本的特征，端面和側(cè)面的間隙一般在幾十微米以下叫，這樣小的間隙空間使得加工中生成的大量(相對(duì)于被蝕除掉的金屬體積)電解產(chǎn)物蓄積在加工區(qū)內(nèi)，導(dǎo)致加工區(qū)局部電解液成分、濃度發(fā)生很大程度的改變，從而降低加工反應(yīng)速度甚至中斷加工。由于加工尺寸和間隙微小，常規(guī)電解加工時(shí)采用的強(qiáng)制沖液更新間隙中電解液的方法在微細(xì)電解加工無(wú)法應(yīng)用。為使微細(xì)電解加工能持續(xù)進(jìn)行，通過(guò)加工間隙伺服控制，利用工具電極間歇回退產(chǎn)生的抽吸作用排出電解產(chǎn)物、更新加工區(qū)內(nèi)部電解液將是一有效可行的技術(shù)途徑。l.電解加工的電化學(xué)過(guò)程分析

電解加工時(shí)，在工件金屬(陽(yáng)極)和工具電極(陰極)表面分別進(jìn)行著氧化和還原反應(yīng)。反應(yīng)是由發(fā)生在電極(這里的電極指的是在電化學(xué)反應(yīng)中作為電子導(dǎo)電相的金屬，而非工具電極)／溶液這兩種導(dǎo)體界面上的一系列性質(zhì)不同的過(guò)程組成，在電化學(xué)理論中統(tǒng)稱為“電極過(guò)程”。根據(jù)電極動(dòng)力學(xué)理論，一般情況下，電極過(guò)程大致由下列各單元步驟串聯(lián)而成：(1)液相傳質(zhì)步驟——反應(yīng)物粒子向電極表面附近液層遷移。

(2)表面前置轉(zhuǎn)化步驟——反應(yīng)粒子在電極表面或表面附近液層進(jìn)行反應(yīng)前的轉(zhuǎn)化，如反應(yīng)粒子的吸附、金屬絡(luò)離子的解離或其他化學(xué)變化。

(3)電化學(xué)反應(yīng)步驟(亦稱電子轉(zhuǎn)移步驟)反應(yīng)粒子在電極／溶液界面上得電子或失電子，生成 還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)產(chǎn)物。

(4)表面隨后轉(zhuǎn)化步驟——反應(yīng)粒子在電極表面或表面附近液層進(jìn)行反應(yīng)后的轉(zhuǎn)化，如反應(yīng)產(chǎn)物從電極表面脫附、復(fù)合、分解、歧化或其他化學(xué)變化。(5a)新相生成步驟--反應(yīng)產(chǎn)物生成新相(氣體或固相沉積層)。

(5b)反應(yīng)后液相傳質(zhì)步驟——可溶性反應(yīng)產(chǎn)物從電極表面向溶液內(nèi)部遷移。

(5b)反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟——可溶性反應(yīng)產(chǎn)物向溶液內(nèi)部遷移和產(chǎn)生的新相被從加工間隙中移除。如這些電解產(chǎn)物不能及時(shí)有效地被移除掉而蓄積在加工間隙中，其中的金屬沉淀產(chǎn)物還會(huì)逐漸在陽(yáng)極表面沉積，形成一層薄膜，阻礙反應(yīng)的發(fā)生；陰極上生成的氫氣逐漸積聚，這樣不只是減慢了反應(yīng)速度，甚至可能在陰、陽(yáng)極問搭成連續(xù)的氣泡橋或形成空穴，而使加工中斷。因此，在微小間隙加工時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟將取代換液良好時(shí)的電化學(xué)反應(yīng)步驟而成為加工控制步驟，反應(yīng)產(chǎn)物的移除(或電解液的更新)速度制約著陽(yáng)極金屬的實(shí)際蝕除速度，成為在微細(xì)電解加工中影響實(shí)際加工速度的決定性因素。2電解產(chǎn)物移除策略

為了有效地移除電解產(chǎn)物，保證加工的持續(xù)進(jìn)行，常規(guī)電解加工主要利用高壓、高速的電解液流動(dòng)來(lái)帶走反應(yīng)產(chǎn)物(包括反應(yīng)熱)。但在微細(xì)電解加工時(shí)，由于電極本身尺寸微小，高沖液壓力可能導(dǎo)致電極發(fā)生振動(dòng)甚至變形；且由于加工間隙微小，電解液沿程壓力損失大，外部沖液對(duì)加工區(qū)域內(nèi)部較深處電解液的擾動(dòng)和更新能力很弱，這在深小孑L加工時(shí)尤其明顯。此時(shí)僅對(duì)加工區(qū)進(jìn)行外部沖液只能移除掉加工區(qū)域外部和淺表處的反應(yīng)產(chǎn)物，加工間隙 內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物仍會(huì)蓄積。在微細(xì)電解加工時(shí)，排出電解產(chǎn)物、更新加工間隙內(nèi)部電解液的能途徑，一是工具電極高速旋轉(zhuǎn)’，或是工具電極間歇回退引。電極高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于電解液具有一定粘性，旋轉(zhuǎn)電極的邊界將拽引著周圍的流體隨它一起作圓周運(yùn)動(dòng)，加強(qiáng)了間隙內(nèi)電解液的對(duì)流，改善了流場(chǎng)。電極旋轉(zhuǎn)排屑方式適用于單電極圓孑L加工和掃描加工。但由于在電極端部中心處離心力接近零，電解產(chǎn)物無(wú)法順利排出，故仍需依賴間歇回退來(lái)強(qiáng)化電解液更新“。

電極間歇回退是在加工過(guò)程中讓電極按一定時(shí)間間隔快速回退，使加工區(qū)域內(nèi)部的壓力驟然降低，形成強(qiáng)烈的抽吸作用，一方面可充分將加工區(qū)內(nèi)的反應(yīng)產(chǎn)物(包括氣泡)帶出工件表面外，另一方面可迫使周圍新鮮電解液被吸入到加工區(qū)內(nèi)，并可通過(guò)熱對(duì)流抑制加工區(qū)內(nèi)的溫升。間歇回退方式對(duì)單電極和陣列電極加工都適用，在微細(xì)電解加工研究中得到了較多的應(yīng)用。

間歇回退加工過(guò)程如圖1所示，首先在回退前切斷加工電源，防止電極在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)孔側(cè)壁二次加工；然后電極逆進(jìn)給方向快速回退到距離加工表面外一定距離處，使外部電解液將其端部附著的反應(yīng)物盡量沖走；再根據(jù)進(jìn)給速度計(jì)算當(dāng)前加工位置，電極快速前進(jìn)到該位置，形成加工間隙，接通電源，繼續(xù)加工。在圖1中，T為每次回退(含快退、快進(jìn)過(guò)程)所需時(shí)間，由伺服控制裝置的響應(yīng)速度決定；T，為兩次回退之問的進(jìn)給加工時(shí)間。加工最初時(shí)，間隙內(nèi)是新鮮電解液，電化學(xué)反應(yīng)步驟是加工過(guò)程控制步驟；加工一段時(shí)間后，隨著電解產(chǎn)物蓄積，間隙內(nèi)電解液實(shí)際電導(dǎo)率降低，電化學(xué)反應(yīng)速度隨之減小，這時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟成為控制步驟，當(dāng)反應(yīng)產(chǎn)物在間隙內(nèi)積累到一定數(shù)量(并不一定需占據(jù)全部間隙空間)，加工中斷，此時(shí)需回退換液，如此往復(fù)。因此間歇回退加工過(guò)程實(shí)際由電化學(xué)反應(yīng)步驟和反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟交替控制，加工速度的計(jì)算和優(yōu)化必須綜合考慮由法拉第電解定律得出的陽(yáng)極金屬蝕除速度和反應(yīng)產(chǎn)物的移除速度的影響。

3間歇回退方式加工速度分析 當(dāng)加工間隙△很大，在曲線極值點(diǎn)的右側(cè)時(shí)，隨著△減小，加工速度會(huì)逐漸增大，這是由于 陽(yáng)極金屬蝕除速度。較小，電解產(chǎn)物生成速度較慢，對(duì)間隙內(nèi)加工條件的影響較小，此時(shí)電化學(xué)反應(yīng)步驟是加工過(guò)程的控制步驟，加工速度主要受影響。當(dāng)加工間隙減小到極值點(diǎn)附近時(shí)，此時(shí)加工程實(shí)際由電化學(xué)反應(yīng)步驟和反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟混合控制，兩個(gè)步驟的潛在反應(yīng)速度基本相同。當(dāng)加工間隙△繼續(xù)減小，趨近于零時(shí)，加工速度隨..△近似呈現(xiàn)線性減小，這是由于在加工間隙很小時(shí)，間隙空間內(nèi)容污(反應(yīng)產(chǎn)物)能力弱，陽(yáng)極金屬蝕除速度迅速降低，有效加工時(shí)間很短，此時(shí)反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟成為加工過(guò)程的控制步驟，加工速度主要受電解產(chǎn)物移除速度的影響。在微細(xì)加工感興趣的微小加工間隙(△<30 m)內(nèi)，如圖5所示，當(dāng)A值很小(=0．0005)時(shí)，B值對(duì)加工速度的影響很小。這是因?yàn)樵谖⑿〖庸らg時(shí)，產(chǎn)物生成速度快，有效加工時(shí)間丁，相對(duì)于回退時(shí)間丁n而言較小，對(duì)加工速度的影響也較小。這意味著，為了達(dá)到較好的加工精度，采用小間隙加工時(shí)，產(chǎn)物排出困難，A值很小，即便是提高電解液濃度和加工電壓(B值會(huì)隨之增大)，對(duì)加工速度的改善也非常有限；且較高的電解液濃度和加工電壓會(huì)導(dǎo)致集中蝕除能力變?nèi)?，加工區(qū)域的側(cè)面間隙擴(kuò)大。因此在微小加工間隙時(shí)應(yīng)采用低濃度電解液和低電壓加工，加工速度不會(huì)明顯下降，同時(shí)能更好地保證加工精度.4結(jié)論

在微細(xì)電解加工過(guò)程中，隨著加工間隙減小，加工區(qū)域內(nèi)電解產(chǎn)物的移除和電解液更新困難，電解產(chǎn)物的移除步驟制約著陽(yáng)極金屬的實(shí)際蝕除速度，逐漸成為加工過(guò)程的控制步驟，最終決定了實(shí)際加工速度。在微小加工間隙時(shí)不能簡(jiǎn)單地根據(jù)陽(yáng)極金屬理想蝕除速度公式來(lái)確定加工間隙和加工速度等參數(shù)，否則會(huì)得出與實(shí)際情況矛盾的結(jié)果。加工速度的計(jì)算和優(yōu)化必須綜合考慮由法拉第電解定律得出的陽(yáng)極金屬蝕除速度和反應(yīng)產(chǎn)物的移除速度的影響。為了有效移除電解產(chǎn)物，保證加工的持續(xù)進(jìn)行，可采用工具電極間歇回退加工方式來(lái)強(qiáng)化加工間隙內(nèi)部電解液的更新。間歇回退加工時(shí)，實(shí)際加工速度并不隨加工間隙..△的減小而單調(diào)增大，實(shí)際加工速度存在極限值(極大值)，將對(duì)應(yīng)的間隙值作為實(shí)際加工間隙，可兼顧加工效率和加工精度。當(dāng)加工間隙△減小并趨近于零時(shí)，由于電解產(chǎn)物的影響，陽(yáng)極金屬蝕除速度并不會(huì)趨于無(wú)窮大，實(shí)際加工速度將隨△減小反而降低。參考文獻(xiàn)：

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