(下)特種加工

1、圖2 一 20超聲波加工原理示意圖1 一工件；2-工具;3 一磨料憊浮液；4、5 一變幅桿;6 一換能器；，7 一超聲波發(fā)生器2.4超聲波加工超聲波加工的根本原理與特點超聲波加工(USM)也稱超聲加工，是利用工具端面作超聲頻振動， 并通過懸浮液中的磨 料加工脆硬材料的一種加工方法。加工原理如圖2 一 20所示。加工時，在工具 2和工件1之間加人液體(水或煤油)和磨料混合的懸浮液 3，并使工具以很小的力F輕輕壓在工件上。超聲換能器 6產(chǎn)生16000Hz以上的超聲頻縱向振動，并借助于變幅桿把振幅放大到 0.050.1mm左右，驅(qū)開工具端面作超聲振動，迫使工作液中的懸浮磨粒以很大的速度和加 速度不斷

2、撞擊、拋磨被加工表而，把加工區(qū)的工件局部材料粉碎成很細的微粒，并從工件上撞擊下來。雖然每次打擊下來的材料很少， 但由于每秒鐘撞擊的次數(shù)多達 16000次以上，所 以仍有一定的加工速度。同時工作液受工具端面的超聲振動作用而產(chǎn)生的高頻、交變的液壓沖擊波和空化作用，將促使工作液鉆人被加工材料的微裂縫及晶界內(nèi)，加劇機械破壞作用， 有助于提高去除材料的效果。此外，液壓沖擊波也能促使懸浮工作液在加工間隙中循環(huán)，使變鈍了的磨粒不斷更新。由此可見，超聲波加工是磨粒在超聲振動作用下的機械撞擊和拋磨作用以及空化作用的 綜合結(jié)果，其中磨粒的撞擊作用是主要的。既然超聲波加工是基于高速撞擊原理， 因 此愈是硬脆材料，受

3、沖擊破壞作用也愈大， 而 韌性材料那么由于它的緩沖作用而難以加工。超聲波加工有如下特點：(1) 適于加工各種硬脆材料，特別是不導(dǎo)電的非金屬材料(如陶瓷、玻璃、寶石、金剛石 等)，擴大了模具材料的選用范圍。(2) 工具可用較軟的材料做成較復(fù)雜的形狀，不需要工具相對于工件作復(fù)雜的運動，機床結(jié)構(gòu)簡單，操作也方便。(3) 由于去除加工材料是靠極細小磨粒的 瞬時局部的撞擊作用，故工件外表的宏觀作用力很小，不會引起變形和燒傷， 外表粗糙度也較 好(Ra 10.1um )加工精度可達 0.01 0.02rnm， 而且可以加工薄壁、窄縫、低剛度工件。超聲波加工設(shè)備超聲波加工設(shè)備如圖 2 一 1所示。盡管它們的

4、功率大小及結(jié)構(gòu)形式各有不同，但都是由超聲波發(fā)生器、超聲振動系統(tǒng) (聲學(xué)部件)、機床本體及磨料工作液循環(huán)系統(tǒng)等局部組成。1超聲波發(fā)生器超聲波發(fā)生器是將工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢?功率輸出的超聲頻交流電，為工具端面振動及去 除被加工材料提供能量。其根本要求是輸出功率 和頻率在一定范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，并希望具有對共 振頻率自動跟蹤和自動微調(diào)的功能。超聲波加工用的超聲波發(fā)生器有電子管和晶 體管兩種類型。電子管式的不僅功率大，而且頻 率穩(wěn)定，在大中型超聲波加工設(shè)備中用得較多。 另一類是晶體管式的，它體積小，能量損耗小， 因而開展較快，并有取代電子管 的趨勢。2聲學(xué)部件 聲學(xué)部件的作用是把高頻電能轉(zhuǎn)換成機械振動，

5、并以波的形式傳遞到工具端面。聲學(xué)部件是 超聲波加工設(shè)備中的重要部件，主要由換能器、 振幅擴大棒及工具組成。換能器的作用是將高頻電振蕩轉(zhuǎn)換成機械振圖2 一 1 CSJ 2型超聲波加工機床1 一支架；2 一平衡重錘；3 一工作臺;4 一工具;5 一振福擴大棒;6 一換能器;7 一導(dǎo)軌;8 一標尺目前實現(xiàn)這一目的是利用“壓電效應(yīng)和“磁致伸縮效應(yīng)分別制成壓電陶瓷換能器和磁致伸縮換能器。前者能量轉(zhuǎn)換效率高，體積?。缓笳吖β瘦^大。振幅擴大棒也稱變幅桿。無論是壓電陶瓷換能器還是磁致伸縮換能器，它們的伸縮變形量都是很小的，即使在共振的條件下，其振幅也只有0.0050.01mm，不能直接用于加工。超聲波加工需

6、0.010.1mm。的振幅，因此必須通過一個上粗下細的桿子將振幅加以放大， 此桿稱為振幅擴大棒。它之所以能擴大振幅，是因為通過任一截面的能量是守恒的，因此， 截面愈小，能量密度愈大，而波的能量密度正比于振幅A的平方，因此振動的振幅也就愈大。工具安裝在振幅擴大棒的細小端。 機械振動經(jīng)振幅擴大棒放大之后即傳給工具，而工具端面的振動將使磨粒和工作液以一定的能量沖擊工件，并加工出一定的形狀和尺寸。因而工具的形狀和尺寸決定于被加工外表的形狀和尺寸，二者只相差一個加工間隙。為減少工具損耗，宜選有一定彈性的 45鋼作工具材料。工具長度要考慮聲學(xué)局部半個波長的共振條件。3機床及磨料工作液超聲波加工機床一般比擬

7、簡單，包括支撐聲學(xué)部件的機架、工作臺面，以及使工具以一 定壓力作用在工件上的進給機構(gòu)等，如圖2 一 21所示。平衡錘是用于調(diào)節(jié)加工壓力的。工作液一般為水，為了提高外表質(zhì)量，也有用煤油的。磨料常用碳化硼、碳化硅或氧化鋁。 簡單的機床，其磨料是靠人工輸送和更換的。根本工藝規(guī)律1加工速度及其影響因素加工速度是指單位時間內(nèi)去除材料的多少，常用g/mm或mm3/ min表示。影響加工速度的主要因素有：工具振動頻率與振幅、工具對工件的進給壓力、磨料的種類與粒度、磨料 懸浮液的濃度與供應(yīng)方式、工具與工件材料、加工面積與深度等。(1) 工具的振幅與頻率提高振幅和頻率， 可以提高加工速度。 但過大的振幅和過高的

8、頻率會使工具和振幅擴大棒承受很大的內(nèi)應(yīng)力，降低其使用壽命。因此一般振幅在0,010.1mm ，頻率在 1625 kHz:之間。實際加工時應(yīng)調(diào)節(jié)到共振頻率，以獲得最大振幅。(2) 進給壓力加工時工具對工件應(yīng)有一個適當(dāng)?shù)膲毫Γ?過小時加工間隙大， 磨粒撞擊作用弱面降低生 產(chǎn)率 ; 過大的壓力又會使間隙過小而不利于磨粒循環(huán)更新，也會降低生產(chǎn)率。(3) 磨粒磨粒硬度高和顆粒大都有利于提高加工速度。 使用時應(yīng)根據(jù)加工工藝指標的要求及工件 材料合理選用。(4) 磨料懸浮液濃度濃度低，加工速度也低 ;隨著濃度增加，加工速度也增加。但濃度太高將不利于磨粒的 循環(huán)和撞擊運動面影響加工速度。(5) 被加工材料被加

9、工材料愈脆，加工速度愈快。如以玻璃的可加工性 100% 為標準，那么石英為 50%, 硬質(zhì)合金為 2%一 3%,淬火鋼為 1%，而鍺、硅半導(dǎo)體單晶為 200% 一 250%2.加工精度及其影響因素超聲波加工精度主要包括尺寸精度、 形狀精度等。 其影響因素除了機床精度外， 主要有 工具制造精度及磨損、 磨料粒度、 加工深度以及被加工材料性質(zhì)等。 一般尺寸精度可控制在 0.020.05mm 范圍內(nèi)。工具制造或安裝偏心或不對稱時， 加工將產(chǎn)生偏振， 使加工精度降低。 利用真空抽吸法 或內(nèi)沖法供應(yīng)磨料懸浮液，可以提高加工精度，尤其能減少錐度;外澆法只適用于一般的超聲波加工。加工深度增加，工具損耗也增加

10、，使精度下降。當(dāng)采用240'一 280'磨料時 (磨粒尺寸為6340um)，精度可達+/-0.05mrn;米用 W28W7時(磨粒尺寸為 285um)，精度可達 +/-0.02mrn 或更高。加工圓孔時， 形狀誤差主要是圓度和錐度誤差。 圓度誤差的大小與工具橫向振動大小和 工具沿圓周磨損的不均勻程度有關(guān)。 錐度大小與工具磨損和加工深度有關(guān)。 采用工具或工件 旋轉(zhuǎn)的方法，可以減少圓度誤差。3.外表質(zhì)量及其影響因素 超聲波加工具有較好的外表質(zhì)量，不會產(chǎn)生外表燒傷和外表變質(zhì)層。超聲波加工的外表粗糙度也較好，一般可到達而 Ra10.1um,取決于每粒磨料撞擊工件外表后留下的凹痕大小，

11、它與磨粒的直徑、 被加工材料性質(zhì)、 超聲振幅以及工作液成分有關(guān)。 當(dāng)磨粒尺寸較小、工件材料硬度較大、超聲振幅小時，那么加工外表粗糙度將得到改善，但加工速度也隨之下降。 工作液的性能對外表粗糙度影響比擬復(fù)雜， 實踐說明， 用煤油或潤滑油 代替水可使外表粗糙度有所改善。超聲波加工的應(yīng)用超聲波加工的生產(chǎn)率雖然比電火花加工和電化學(xué)加工等低，但其加工精度和外表粗糙 度都比擬好，而且能加工半導(dǎo)體、非導(dǎo)體的硬脆材料，如玻璃、石英、陶瓷、寶石及金剛石 等。即使是電火花加工后的一些淬火鋼、 硬質(zhì)合金沖模、 拉絲模和塑料模， 最后也常用超聲 波拋磨和光整。1型孔、型腔加工超聲波加工在模具制造行業(yè)可用于在脆硬材料上

12、加工圓孔、型孔、型腔、套料及微細孔等圖 2 一 22。a加工圓孔b加工型腔c加工異型孔d加工套料e加工微細孔圖2 一 22超聲波加工的應(yīng)用2切割加工超聲波切割可以加工單晶硅片、陶瓷模塊。3超聲波拋磨 電火花成形加工及電火花線切割加工后的模具外表是硬脆的，經(jīng)超聲波拋磨以后，可以改善其外表粗糙度，一般可達Ra0.50.8um2.5激光加工20世紀60年代以后，隨著激光技術(shù)的迅速開展，出現(xiàn)了一種嶄新的加工方法一激光加 工LBM。激光加工不需要加工工具，加工的小孔孔徑可以小到幾個微米，而且還可以切割 和焊接各種硬脆和難熔工件，具有加工速度快、效率高、外表變形小等特點，因而應(yīng)用越來越廣泛。另外，激光在機

13、械制造業(yè)中還可用于精密測量等方面。激光加工的根本原理1. 激光物質(zhì)由原子等微觀粒子組成， 而原子由一個帶正電荷的原子核和假設(shè)干個帶負電荷的電子組成。原子核所帶的正電荷與各電子所帶的負電荷之和在數(shù)量上是相等的。各個電子圍繞原子核作軌跡運動。電子的每一種運動狀態(tài)對應(yīng)著原子的一個內(nèi)部能量值，原子的內(nèi)能值一般是不連續(xù)的，稱為原子的能級。原子的最低能級稱為基態(tài)，能量比基態(tài)高的能級均稱為激發(fā)態(tài)。光和物質(zhì)的相互作用可歸納為光和原子的相互作用，這些作用會引起原子所處能級狀態(tài)的變化。其過程有以下三種主要情況：光的自發(fā)發(fā)射、光的受激吸收和光的受激發(fā)射。光的自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射都是原子從高能級躍遷到低能級而發(fā)射光子，

14、但它們有很大 差異。自發(fā)發(fā)射的光子射向四面八方，各光子之間的位相、偏振方向都是獨立的， 沒有聯(lián)系。普通光源的發(fā)射都是自發(fā)發(fā)射。受激發(fā)射的光子與外來光子不但具有完全相同的發(fā)射方向和頻率，而且位相和偏振態(tài)也完全相同。這樣受激發(fā)射過程就起到了增強入射光強度的作用。 激光正是利用了受激發(fā)射的這一特性，實現(xiàn)了光放大的目的，也就是說，激光就是由于受激發(fā)射而放大的光。激光和普通光在本質(zhì)上都是一種電磁波，但因其產(chǎn)生方法與普通光不同， 因而與普通光相比，具有方向性強幾乎是一束平行準直的光束、單色性好光的頻率單一卜 亮度非常高比太陽外表的亮度還高 1010倍、能量高度集中、相干性好及閃光時間可以極短等特點。2.

15、激光器光和物質(zhì)體系相互作用時，總是同時存在著自發(fā)發(fā)射、受激吸收和受激發(fā)射三個過程。在正常情況下，物質(zhì)體系中處于低能級的原子數(shù)總比處于高能級的原子數(shù)多，這樣，吸收過程總是勝過受激過程。要使受激發(fā)射過程勝過吸收過程，實現(xiàn)光放大，就必須以外界鼓勵來破壞原來粒子數(shù)分布，使處于低能級的粒子吸收外界能量躍遷到高能級，實現(xiàn)粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)，即使高能級上的原子數(shù)多于低能級上的原子數(shù)，這個過程稱為鼓勵。 鼓勵過程是所有激光器工作的根底和核心。激光器一般有三個根本組成局部，圖2一 3為紅寶石激光器結(jié)構(gòu)示意圖。圖2 一 23紅寶石激光器結(jié)構(gòu)示意圖1 一全反射鏡2、12.一冷卻水人口 ;3 一工作物質(zhì)；4、10 一冷卻水

16、出日；5 一局部反射鏡；6-透鏡;7 一工件;8-激光束;9 一聚光器； 11-氙燈;13 玻璃套管;14 一電源(含電容組和觸發(fā)器)(1) 工作物質(zhì)只有能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的物質(zhì)才能作為激光器的工作物質(zhì)。并不是每種物質(zhì)都能在外界鼓勵下實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的，主要看該物質(zhì)是否具有適宜的能級結(jié)構(gòu)。在紅寶石激光器中， 其工作物質(zhì)是一根紅寶石晶體棒，棒的兩端嚴格平行且垂直于棒軸。(2) 諧振腔其主要作用是使工作物質(zhì)所產(chǎn)生的受激發(fā)射能建立起穩(wěn)定的振蕩狀態(tài)，從而實現(xiàn)光放 大。它由兩塊反射鏡(一塊為全反射鏡，另一塊為局部反射鏡)組成，各置于工作物質(zhì)的一端， 并與工作物質(zhì)軸線垂直。激光從局部反射鏡一端輸出。(3) 鼓

17、勵能源其作用是把工作物質(zhì)中多余一半的原子從低能級激發(fā)到高能級上去，實現(xiàn)工作物質(zhì)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。其方法有電激發(fā)、光激發(fā)、熱激發(fā)和化學(xué)激發(fā)等。紅寶石激光器是以脈沖氮燈、電 源及聚光器為鼓勵能源，聚光器是橢圓柱形的，其內(nèi)外表具有高反射率，脈沖氮燈和紅寶石 晶體棒處于它的兩條焦線上。激光器工作時，從電源的脈沖氮燈發(fā)出的光經(jīng)橢圓柱內(nèi)外表反射后聚到晶體棒上，工作物質(zhì)受到鼓勵能源的作用后， 接收了外界能量，許多原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)， 但它們很快 會回到基態(tài)。在這個過程中有一個中間激發(fā)態(tài)存在， 即原子先躍遷到這一狀態(tài)， 然后躍遷回基態(tài)。原子在中間狀態(tài)停留的時間比在激發(fā)態(tài)要長得多，因此又稱這一狀態(tài)為亞穩(wěn)態(tài)。亞穩(wěn)態(tài)

18、的存在，使得處于這一狀態(tài)的原子數(shù)有可能比處于基態(tài)的多。原子從亞穩(wěn)態(tài)躍遷回基態(tài)時自發(fā)發(fā)射光子，這些光子射向四面八方，其大局部光于很快逸出諧振腔，只有方向沿工作物質(zhì)軸向的光子因受到兩塊反射鏡的作用面來回反射，并且感應(yīng)出其他處于亞穩(wěn)態(tài)的原子受激發(fā)射。因為鼓勵能源的作用，工作物質(zhì)已經(jīng)實現(xiàn)了粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，所有受激發(fā)射過程使光波得到放大，放大的光波與起始的光波具有完全相同的性質(zhì)。當(dāng)放大到一定程度，腔內(nèi)的光波的放大與損耗保持平衡，形成穩(wěn)定的振蕩狀態(tài)，這時強大的光波就從諧振腔的局部反射鏡一端 透射出來，這便是激光。自從I960年制成第一臺激光器以來，激光器開展到今天已不下數(shù)百種，如按工作物質(zhì) 可分為固體、氣體、

19、液體、半導(dǎo)體、化學(xué)激光器等；按工作方式可分為連續(xù)、脈沖、突變、超短脈沖激光器等等。激光加工常用固體激光器。表2一 5是按工作物質(zhì)分類的情況。3. 激光加工的根本原理激光加工就是利用激光器發(fā)射出來的具有高方向性和高亮度的激光，通過光學(xué)系統(tǒng)把激光束聚焦成一個極小的光斑直徑僅有幾微米或幾十微米，使光斑處獲得極高的能量密度1071011W/cm2,到達上萬攝氏度的高溫，從而能在很短的時間內(nèi)使各種物質(zhì)熔化和汽化， 從而到達蝕除工件材料的目的。表2一 5激光器的種類送#禪榛此胖功嘩九忡U?卜，方理，st資豐富單.輔出翹民謹可 閉kSI職適合于證工作戦盡時同整應(yīng)旳疫隔花距、創(chuàng)導(dǎo).創(chuàng)f優(yōu) 譜為斷.通齒與科晞

20、If應(yīng)用廣巨.幾嚳靖f譏鮮和閆鼻存儲與外逓等a研爭激光加工是一個高溫過程，就其機理而言，一般認為，當(dāng)能量密度極高的激光照射在被加工表而時，光能被加工外表吸收并轉(zhuǎn)換成熱能，使照射斑點的局部區(qū)域迅速熔化甚至汽化蒸發(fā)，并形成小凹坑，同時也開始了熱擴散，結(jié)果使斑點周圍金屬熔化，隨著激光能量的繼續(xù)吸收，凹坑中金屬蒸氣迅速膨脹，壓力突然增加，熔融物被爆炸性地高速噴射出來。其噴射所產(chǎn)生的反沖壓力又在工件內(nèi)部形成一個方向性很強的沖擊波。這樣，工件材料就在高溫熔融和沖擊波作用下，蝕除了局部物質(zhì)，從而打出一個具有一定錐度的小孔。激光加工的根本規(guī)律盡管激光是具有高方向性的近似平行光束，但它們?nèi)跃哂幸欢ǖ陌l(fā)散角約為1

21、0-3rad從而使得它經(jīng)聚焦物鏡聚集在焦面上后形成仍有一定直徑的小斑點，且在小斑點其能量的分布是不均勻的，而是按貝賽函數(shù)分布圖2 一 24。在光斑中心處光強度 Io最大，相應(yīng)能里密度最高，遠離中心點的地方就逐漸減弱。而激 光的波長和焦距直接影響光斑面積大小，即影響焦點中心處最大光強。同時，激光加工是一種熱 加工，加工過程中有熱傳導(dǎo)損失，因此，增大激光束的功率也是增大焦點中心強度的主要措施。 可見，影響激光加工的因素主要有激光器的輸出 功率、焦距和焦點位置、光斑內(nèi)能量分布及工件 吸光特性等。激光的輸出功率大、照射時間長時，工件所獲得的激光能量也大。但當(dāng)激光能量一定時，照射時間太長會使熱散失增多，

22、時間太短那么因功率密度過高而使蝕除物質(zhì)以高溫氣體噴出， 這都會降低能量的使用效率，因此激光照射時間一般為幾分之一毫秒到幾毫秒。激光束發(fā)散角越小，聚焦物鏡焦距越短時， 在焦面上可以獲得更小的光斑及更高的功率密度。所以加工時，一般盡可能減小激光束發(fā)散角和采用短焦距20mm左右物鏡，只有在一些特殊的情況下才選用較長的焦距。同時，焦點位置對于孔的形狀和深度都有很大影響。當(dāng)焦點位置很低時圖2-25 a，透過工件外表的光斑面積很大，這不僅會產(chǎn)生較大的喇叭口，而且因能量密度減小而影響加工深度，即增大了錐度。當(dāng)焦點逐漸提高時圖2-25 ac,孔深增加，但假設(shè)太高時，同樣會使工件外表上光斑很大而導(dǎo)致蝕除面積大，

23、但深度淺圖2-25 d、e般激光的實際焦點在工件的外表或略微低于工件外表為宜圖2-25b、c光斑內(nèi)的能量分布狀態(tài)也是影響激光加工的重要因素。當(dāng)能量分布以焦點為軸心越對稱a b cd ea b圖2-25焦點位置對孔剖面形狀影響圖2-26激光能量分布與孔加工質(zhì)量如圖2-26 a時，加工出的孔效果越好；越不對稱，效果越差圖2-26 b光的強度分布與工 作物質(zhì)的光學(xué)均勻性及諧振腔調(diào)整精度直接相關(guān)。用激光加工時，照射一次的加工深度僅為孔徑的五倍左右，而且錐度較大，因此，常用激光屢次照射來擴大深度和減小錐度， 而孔徑幾乎不變。但孔深并不與照射次數(shù)成正比， 因 孔加工到一定深度后，由于孔內(nèi)壁的反射、透射以及

24、激光的散射或吸收、拋出力減小、排屑困難等原因，使孔的前端能量密度不斷減小，加工量逐漸減小，以致不能繼續(xù)打下去。激光加工時其能量不可能全部被吸收，有相當(dāng)局部將被反射或透射而散失掉，其吸收效率與工件材料的吸收光譜及激光波長有關(guān)。生產(chǎn)實際中，應(yīng)由工件材料的吸收光譜的性能去合理選擇激光器。對于高反射率和透射率的工件應(yīng)在加工前作適當(dāng)處理，如打毛或黑化， 以增大其對激光的吸收效率。激光加工的特點與應(yīng)用1 激光加工的特點(1) 加工范圍廣。由于其功率密度高，幾乎能加工任何金屬和非金屬材料，如高熔點材 料、耐熱合金、硬質(zhì)合金、有機玻璃、陶瓷、寶石、金剛石等硬脆材料。(2) 操作簡單方便。激光加工不需要加工工具

25、，所以不存在工具損耗的問題，也不需要 特殊工作環(huán)境， 可以在任意透明的環(huán)境中操作， 包括空氣、 惰性氣體、 真空、 甚至某些液體。(3) 適用于精微加工。激光聚焦后的光斑直徑極小，能形成極細的光束，可以用來加工 深而小的細孔和窄縫。因不需工具， 加工時無機械接觸， 工件不受明顯的切削力， 可以加工 剛度較差的零件。(4) 激光頭不需要過分靠近難于接近的地方去進行切削和加工，甚至可以利用光纖傳輸 進行遠距離遙控加工。(5) 因能量高度集中，加工速度快、效率高，可減少熱傳散帶來的熱變形。對具有高熱 傳導(dǎo)和高反射率的金屬，如鋁、銅和它們的合金，用激光加工時效率較低。(6) 可控性好，易于實現(xiàn)自動化。

26、利用激光器與機器人相結(jié)合，可以在高溫，有毒或其 他危險環(huán)境中工作。同時由于一臺激光器可進行切割、打孔、焊接、外表處理等多種加工， 因而新的工作母機加上這種激光器， 一臺機器就同時具備多種功能， 開辟了新的自動化加工 方式。2激光加工的應(yīng)用在激光加工中利用激光能量高度集中的特點， 可以打孔、 切割、雕刻及外表處理。 利用 激光的單色性還可以進行精密測量。(1) 激光打孔 激光打孔是激光加工中應(yīng)用最早和應(yīng)用最廣泛的一種加工方法。 利用凸鏡將激光在工件 上聚焦，焦點處的高溫使材料瞬時熔化、汽化、蒸發(fā)，好似一個微型爆炸。汽化物質(zhì)以超音 速噴射出來， 它的反沖擊力在工件內(nèi)部形成一個向后的沖擊波， 在此作

27、用下將孔打出。 激光 打孔速度極快， 效率極高。 如用激光給手表的紅寶石軸承打孔， 每秒鐘可加工 1416 個，合 格率達 99%。目前常用于微細孔和超硬材料打孔，如柴油機噴嘴、金剛石拉絲模、化纖噴 絲頭、卷煙機上用的集流管等。(2) 激光切割與激光打孔原理根本相同， 也是將激光能量聚集到很微小的范圍內(nèi)把工件燒穿， 但切割 時需移開工件或激光束 (一般移開工件 )，沿切口連續(xù)打一排小孔即可把工件割開。激光可以 切割金屬、陶瓷、半導(dǎo)體、布、紙、橡膠、木材等，切縫窄、效率高、操作方便。(3) 激光焊接 激光焊接與激光打孔原理稍有不同， 焊接時不需要那么高的能量密度使工件材料汽化蝕 除，而只要將工件

28、的加工區(qū)燒熔，使其粘合在一起。因此所需能量密度較低，可用小功率激 光器。與其他焊接相比，具有焊接時間短、效率高、無噴渣、被焊材料不易氧化、熱影響區(qū) 小等特點。 不僅能焊接同種材料， 而且可以焊接不同種類的材料， 甚至可以焊接金屬與非金 屬材料。(4) 激光的外表熱處理利用激光對金屬工件外表進行掃描， 從而引起工件外表金相組織發(fā)生變化進而對工件表 面進行表而淬火、粉末粘合等。 用激光進行表而悴火，工件表層的加熱速度極快， 內(nèi)部受熱 極少， 工件不產(chǎn)生熱變形。特別適合于對齒輪、汽缸筒等形狀復(fù)雜的零件進行外表淬火。國 外已應(yīng)用于自動線上對齒輪進行外表悴火。 同時由于不必用加熱爐， 是開式的， 故也適

29、合于 大型零件的表而淬火。 粉末粘合是在工件表層上用激光加熱后熔人其他元素， 可提高和改善 工件的綜合力學(xué)性能。此外，還可以利用激光除銹、激光消除工件表而的沉積物等。2.6其他特種加工電子束加工電子束加工EBM是近年來得到較大開展的新興特種加工，它在精細加工方面， 尤其是在微電子學(xué)領(lǐng)域中得到了較多的應(yīng)用1.電子束加工的根本原理和特點1電子束加工的根本原理電子束加工是在真空條件下，利用聚焦后能量密度極高106109 w /cm 2 的電子束，以極高的速度沖擊到工件外表極小的面積上，在極短的時間幾分之一微秒內(nèi)，其大局部能量轉(zhuǎn)換為熱能，使被沖擊局部的工件材料到達幾千攝氏度以上的高溫，從而引起材料的局

30、部熔化或汽化。通過控制電子束能量密度的大小和能量注人時間，就可以到達不同的加工目的，如果只使材料局部加熱就可進行電子束熱處理；使材料局部熔化可進行電子束焊接；提高電子束能量密度，使材料熔化或汽化，便可進行打孔、切割等加工；利用較低能量密度的電子束轟擊高分子材料時產(chǎn)生化學(xué)變化的原理，進行電子束光刻加工。2電子束加工的特點1電子束加工是一種精密細微的加工方法。電嚴一、子束能夠極其微細聚焦聚焦直徑一般可達 0.1100um,加工面積可以很小，能加工細微深孔、 窄縫、半導(dǎo)體集成電路等。2加工材料的范圍較廣。 對脆性、韌性、導(dǎo)體、 非導(dǎo)體及半導(dǎo)體材料都可以加工。特別適合子加 工易氧化的金屬及合金材料，以

31、及純度要求極高 的半導(dǎo)體材料，因為是在真空中加工，不易被氧化，面且污染少。3加工速度快，效率高。4加工工件不易產(chǎn)生宏觀應(yīng)力和變形。因為電子束加工是非接觸式加工，不受機械力作用。5可以通過磁場和電場對電子束強度、位置、聚焦等進行直接控制，位置精度可達O.lum左右，強度和束斑可達1%的控制精度，而且便子計算機 自動控制。6設(shè)備價格較貴，本錢高，同時應(yīng)考慮X射線的防護問題。圖2 一 27電子束加工裝置結(jié)構(gòu)示意圖2電子束加工裝置電子束加工裝置的根本結(jié)構(gòu)如圖2- 27所示，它主要由電子槍、真空系統(tǒng)、控制系統(tǒng)和電源等局部組成。1電子槍電子槍是獲得電子束的裝置，它包括電子發(fā)射陰極、控制柵極和加速陽極等。如

32、圖2一 28所示，陰極經(jīng)電流加熱發(fā)射電子，帶負電荷的電子高速飛向帶高電位的正極，在飛向 正極的過程中經(jīng)過加速極加速，又通過電磁透鏡把電子束聚焦成很小的束流。:引發(fā)射陰極一般用純鎢或純擔(dān)制成，在加熱 狀態(tài)下發(fā)射大蟹電子。小功率時用鎢或擔(dān)做成 絲狀陰極，如圖2 一 28a,大功率時用擔(dān)做成 塊狀陰極，如圖2 一 28b，在電子束打孔裝置 中，電子槍陰極在工作過程中受到損耗，因此每過10 30h就得進行更換?？刂茤艠O為中間 有孔的圓筒形，其上加以較陰極為負的偏壓， 既能控制電子束的強弱，又有初步的聚焦作 用。加速陽極通常接地，而在陰極加以很高的 負電壓，以驅(qū)使電子加速。圖2 一 8電子槍1發(fā)射電子的

33、陰極；2 一控制姍極;(2)真空系統(tǒng)3 一加速陽極;4 一工件;真空系統(tǒng)是為了保證在電子束加工時到達1.33X 10-21.33X10-4Pa的真空度。因為只有在高真空時，電子才能高速運動。為了消除加工時的金屬蒸氣影響電子發(fā)射而使其產(chǎn)生不穩(wěn)定現(xiàn)象，需要不斷地把加工中產(chǎn)生的金屬蒸氣抽去。真空系統(tǒng)一般由機械旋轉(zhuǎn)泵和油擴散泵或渦輪分子泵兩極組成，先用機械旋轉(zhuǎn)泵把真空室抽至1.40.14 Pa的初步真空度，然后由油擴散泵或渦輪分子泵抽至0.0140.00014 Pa的高真空度。(3) 控制系統(tǒng)和電源電子束加工裝置的控制系統(tǒng)包括束流聚焦控制、束流位置控制、束流強度控制以及工作臺位移控制等局部。束流聚焦控

34、制是為了提高電子束的能量密度，使電子束聚焦成很小的束流，它根本上決定著加工點的孔徑和縫寬。聚焦方法有兩種：一種是利用高壓靜電場使電子流聚焦成細束，另一種是利用“電磁透鏡靠磁場聚焦，后者比擬平安可靠。所謂電磁透鏡，實際上為一電 磁線圈，通電后它產(chǎn)生的軸向磁場與電子束中心線相平行，徑向磁場那么與中心線垂直。 根據(jù)左手定那么，電子束在前進運動中切割徑向磁場時將產(chǎn)生圓周運動，而在圓周運動時在軸向磁場中又將產(chǎn)生徑向運動，所以實際上每個電子的合成運動為一半徑愈來愈小的空間螺旋線而 聚焦交于一點。根據(jù)電子光學(xué)原理，為了消除像差和獲得更細的焦點，常再進行第二次聚焦。束流位置控制是為了改變電子束的方向，常用磁偏

35、轉(zhuǎn)來控制電子束焦點的位置。 如果使偏轉(zhuǎn)電壓或電流按一定程序變化，電子束便按預(yù)定的軌跡運動。束流強度控制是為了使電子流得到更大的運動速度，常在陰極上加上50150KV以上的負電壓。電子束加工時，為了防止熱量擴散至工件上不加工部位，常使電子束間歇脈沖性地運動(脈沖延時為一微秒至數(shù)十微秒)，因此加速電壓也常是間歇脈沖性的。工作臺位移控制是為了在加工過程中控制工作臺的位里。因為電子束的偏轉(zhuǎn)距離只能在數(shù)毫米之內(nèi)，過大將影響像差和線性。因此在大而積加工時需要用伺服電機控制工作臺移動， 并與電子束偏轉(zhuǎn)相配合。電子束加工裝置對電源電壓的穩(wěn)定性要求很高，這是因為電子束聚焦以及陰極的發(fā)射 強度與電壓波動有密切關(guān)系

36、，因此需用穩(wěn)壓設(shè)備。 各種控制電壓以及加速電壓由升壓整流器供應(yīng)。3電子束加工的應(yīng)用電子束加工按其功率密度和能量注人時間的不同，可分別用子打孔、切割、蝕刻、焊接、 熱處理、光刻加工等，如圖 2 一 29所示。(1) 高速打孔目前利用電子束打孔，最小可達0 0.003mm左右，而且速度極高。例如玻璃纖維噴絲頭上直 徑為0 0.8 mm、深3mm的孔，用電子束加工效 率可達20孔/s,比電火花打孔快 100倍。用電 子束打孔時，孔的深徑比可達10:1。電子束還能 在人造革、塑料上進行50 000孔/s。的極高速打 孔。值得一提的是，在用電子束加工玻璃、陶瓷、 寶石等脆性材料時，由于在加工部位附近有很

37、大 的溫差，容易引起變形以至破裂，所以在加工前和加工時需進行預(yù)熱。(2) 加工型孔和特殊外表電子束不僅可以加工各種特殊形狀截面的 直型孔(如噴絲頭型孔)和成形外表，而且也可以 加工彎孔和立體曲面。利用電子束在磁場中偏轉(zhuǎn) 的原理，使電子束在工件內(nèi)部偏轉(zhuǎn)，控制電子速度和磁場強度，即可控制曲率半徑， 便可以加工 一定要求的彎曲孔。如果同時改變電子束和工件 的相對位置，就可進行切割和開槽等加工。用電 子束切割和截割各種復(fù)雜型面，切口寬度為63um，邊緣外表粗糙度值可控制在+/-Ra0.5um(3) 焊接圖2 一 29電子束加工的應(yīng)用范圍1-淬火硬化；2-熔煉;3 一焊接;4 一打孔；5 一鉆、銑；6-

38、刻蝕;7 一升華;8 一塑料聚合9 一電子抗蝕處理;10塑料打孔電子束焊接是利用電子束作為熱源的一種焊接工藝。當(dāng)高能量密度的電子束轟擊焊接外表時，使焊件接頭處的金屬熔化， 在電子束連續(xù)不斷地轟擊下，形成一個被熔融金屬環(huán)繞著的毛細管狀的蒸氣管，假設(shè)焊件按一定的速度沿著焊接線縫與電子束作相對移動，那么接縫上的蒸氣管由于電子束的離開重新凝固，使焊件的整個接縫形成一條完整的焊縫。電子束焊接時焊縫深而窄，而且對焊件的熱影響小， 變形小，可以在工件精加工后進行。焊接因在真空 中進行且一般不用焊條，這樣焊縫化學(xué)成分純潔，焊接接頭的強度往往高子母材。 利用電子 束可以焊接如袒、妮、鋁等難熔金屬，也可焊接如欽、

39、鈾等活性金屬，還能焊接用一般焊接 方法難以完成的異種金屬焊接，如銅和不銹鋼，鋼和硬質(zhì)合金，鉻、鎳和鋁等的焊接。等離子體加工等離子體被稱為物質(zhì)存在的第四種狀態(tài)，它是高度電離的氣體，是由氣體原子或分子電離之后，離解成帶正電荷的離子和帶負電荷的自由電子所組成，因正負電荷數(shù)量相等，故稱之為等離子體。等離子體加工(PAM)又叫等離子體弧加工。1.等離子體加工的根本原理和特點等離子體加工是利用過熱的電離氣體流束來去除工件材料的一種加工方法。其加工原理如圖2 一 30所示。工件10接直流電源陽極，鎢電極6接電源陰極。利用高頻振蕩或瞬時短 路引弧的方法，使鎢電極和工件之間形成電弧。電弧的溫度很高，使工質(zhì)氣體的

40、原子或分子在高溫中獲得很高的能量而成為正負電荷數(shù)量相等的電離化的氣體，稱之為等離子體電弧。 在電弧外圍不斷送.人工質(zhì)氣體(氮、氫、氦、氫及其混合氣體)，盤旋的工質(zhì)氣流還形成與電 弧柱相應(yīng)的氣體鞘，壓縮電弧，使其電流密度和溫度大大提高。等離子體在工作時，由于受有三種壓縮效 應(yīng)的綜合作用即噴嘴通道對電弧產(chǎn)生的機械壓縮 效應(yīng)、因冷卻水的冷卻而形成的電弧截面縮小的熱 收縮效應(yīng)以及由于電弧電流周圍磁場的作用而產(chǎn)生 的磁收縮效應(yīng)，這樣便使得等離子體能量高度集 中，電流密度、等離子體電弧的溫度都很高可高達11 00028000 ° C，氣體電離度也隨之劇增， 并以極 高的速度約8002000 m從

41、噴嘴口噴出，具有很高 的動能和沖擊力，到達金屬外表時釋放出大量的熱 能，用以加熱和熔化金屬，并將熔化了的金屬材料 吹除。等離子弧不但溫度高、能量密度大，而且焰流 可以控制。適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)功率大小、氣體類型、氣體 流量、進給速度和火焰角度以及噴射距離等，就可 以利用一個電極加工不同厚度的工件和多種材料。 等離子體切割加工時，速度很快，如切割厚度為 25mm，的鋁板時可達 760mm/min。切邊斜度一般為 2° 7°，控制好工藝參數(shù)時可達 1° 一 2。對于 較薄的25mm金屬，切縫寬度一般可控制在2.55mm之間：用等離子體加工孔時，加工直徑一般在圖2 一 30等離子

42、體加工原理圖1 一切縫寬:2 一距離;3 一噴嘴；4 一保護罩;5 一冷卻水;6 一鎢電極;7 一工質(zhì)氣體;8 一等離子體電??；9 一保護氣體屏;10 一工件10 mm以內(nèi)，加工精度隨板厚增加而降低，如加工 4mm厚鋼板時，加工精度為 +/-0.25rnm，加工35mm厚的鋼板時，精度為+/-0.8 mm。外表粗糙度通常為Ra1.63.2um，熱影響層分布深度為15mm，這與工件熱學(xué)性質(zhì)、加工速度、切割深度以及工藝參數(shù)等有關(guān)。2等離子體加工的應(yīng)用等離子體加工不僅可以用子切割各種金屬，特別是不銹鋼、銅、鋁的成形切割以及稀有金屬的切割，而且還可以用于金屬的穿孔加工。近些年，又與機械切削車、刨相結(jié)合

43、，用等離子弧作為熱輔助加工，對工件待加工外表加熱，使工件材料變軟，強度降低，降低切削加工中的切削力，延長刀具使用壽命，從而形成各種復(fù)合加工方法。等離子體電弧焊接和等離子體外表加工技術(shù)近些年也得到了長足的開展。如用等離子體對鋼材進行預(yù)熱處理和再結(jié)晶處理而得到超塑性鋼材，加工時不易碎裂。也可用等離子體技術(shù)提高金屬材料硬度：如使鋼板外表氮化，可大大提高鋼板的硬度。特別要注意的是，等離子體加工的工作地點要求對射線、噪聲、煙霧等進行平安控制， 以保護操作者的眼睛和身體其他部位，操作室應(yīng)有良好的排氣通風(fēng)措施。磨料噴射加工1磨料噴射加工的原理及規(guī)律如圖2 一 31所示，磨料噴射加工AJM是利用高速射流空氣或

44、某些其他氣體作介質(zhì) 來噴射磨料，使微小的磨粒在射流的驅(qū)動一下，到達很高的速度，利用高速磨粒的動能對工件外表進行加工的方法。圖2 一 31磨料噴射加工原理圖1 一高壓氣瓶；2-過濾器;3 一磨料拿;4 一手柄;5-噴嘴;6-集收器;7 一工件;8-控制器;9-振動器;10 一壓力表磨料噴射加工所用的氣體介質(zhì)必須是枯燥、清凈的，所以有過濾器和枯燥器。為使磨 料與氣體均勻混合，混合室一般有一個振動器給予鼓勵。加工時噴嘴應(yīng)緊靠工件并具有一很小的角度。操作過程應(yīng)封閉在一個防塵罩中或接近一個能排氣的集收器。影響磨料噴射加工的切削速度和加工精度的因素較多，其中有磨料型號、磨粒尺寸、磨料射流速度、噴嘴的結(jié)構(gòu)及

45、角度、噴嘴與工件外表距離以及工件材料、氣體介質(zhì)等等。磨料的選擇決定于機械加工工序類型粗、精加工、工件材料和費用等，磨粒應(yīng)具有鋒利和不規(guī)那么的形狀，并有足夠的 細度，以保持懸浮在運載氣件中，并且還有很好的流動性。氧化鋁、碳化硅等磨料常用于切 削，碳酸氫鈉、白云石、玻璃球等磨料常用做清洗、刻蝕、除毛刺和拋光等。磨料一般一次 性使用。IF童尺寸3用&塞，啊27500.433 -1.27金屬切除率很大程度上取決于磨粒的大小。較細的顧粒切削性較差，而且順粒較細時， 易粘接在一起并堵塞噴嘴。一般1015um的尺寸范圍是最適宜的。粗顆粒磨粒進行切削，細顆粒磨粒用于拋光和去毛刺 表2 一 6。利用磨料

46、噴射加工工件時， 對于某一種磨料都必須有一個最低噴射速度， 否那么就起不到 侵蝕作用。如用尺寸為 25um的碳化硅噴射加工玻璃時，其最小噴射速度約為150m/s噴射速度是噴嘴壓力、噴嘴結(jié)構(gòu)、磨粒尺寸以及每單位體積運載氣體中磨粒平均數(shù)的函數(shù)。噴嘴距工件外表的距離義稱分隔距離對切除速率和精度也有相當(dāng)大的影響。由于噴嘴的壓力隨著距離的減小而減小，故分隔距離小時，金屬切除速率低；但假設(shè)過大，那么由于噴嘴的噴射速度隨著距離的增大而減小，又會使材料切除速率降低。另外，分隔距離大時，會使射流擴張，從而降低加工精度。作為噴嘴必須能耐磨料的侵蝕， 常用高耐磨材料制造，如藍寶石、 碳化鎢等。設(shè)計噴嘴 時應(yīng)使轉(zhuǎn)彎處

47、和摩擦等造成的壓力損失盡可能小。按要求，噴嘴可采取圓形或矩形截面，其有關(guān)參數(shù)如表2 一 7所示。由于受加工精度和加工速度的限制，噴嘴使用壽命一般不長。作為磨料噴射加工的氣體介質(zhì)，應(yīng)該無毒、經(jīng)濟且易枯燥和凈化。最常用空氣、二氧化碳等。氧氣因為和工件屑或磨料混合時可能產(chǎn)生化學(xué)反響，一般不用。表2 一 7昭空方合丿h0.2* L00 73x0.5 -xl 5脂空畐104 -0.8-3W2磨料噴射加工的特點和應(yīng)用磨料噴射加工可用于玻璃、陶瓷或硬脆金屬的切割、去毛刺、清理和刻蝕，還可用于小型精密零件如液壓閥、 航空發(fā)動機的燃料系統(tǒng)零件和醫(yī)療器械上的交叉孔、窄槽和螺紋的去毛刺。由尼龍、聚四氟乙烯和狄爾林制

48、成的零件也可以采用磨料噴射加工來去除毛刺。磨料流束可以跟隨零件的輪廓形狀，因而可以清理不規(guī)那么的外表如螺紋孔等。磨料噴射加工不能用于在金屬上鉆孔， 因為孔壁將有很大的錐度，且鉆孔速度很慢。在磨料噴射加工時， 由于工具沒有接觸工件，面且是在金屬切除量極微小的情況下逐步切除的，因此很少產(chǎn)生熱量， 故不產(chǎn)生顯著的外表損傷。該方法加工本錢低，功耗少。由于切除韌性材料時的速率較低， 所以一般只用于加工脆性材料，如玻璃、陶瓷、耐火材料等。有時，用這種方法加工時，零 件還必須進行一道附加清洗工序，因為磨粒有可能粘附在外表上。由于它屬擴散切削， 所以不可能切削出有尖角的工件。另外，這種加工方法目前精度較低，還

49、會污染環(huán)境。264電鑄成形1.電鑄成形的根本原理與特點1根本原理電鑄成形是利用電化學(xué)過程中的陰極沉積現(xiàn)象來進行成形加工的，也就是在原模上通過電化學(xué)方法沉積金屬， 然后別離以制造或復(fù)制金屬制品。電鑄原理與電鍍根本相同，所不同的是，電鍍時要求得到與基體結(jié)合牢固的金屬鍍層，以到達防護、裝飾等目的。而電鑄那么要求電鑄層與原模別離，其厚度也遠大于電鍍層，厚度約為0.058mm電鑄的原理如圖2 一 32所示，用可導(dǎo)電的原模作陰極， 用做電鑄材料的金屬板作陽極， 金屬鹽溶液作電鑄溶液，即陽極金屬材料與金屬鹽溶液中的金屬離子的種類必須相同。在直流電源的作用下，電鑄溶液中的金屬離子在陰極復(fù)原成金屬，沉積于原模外

50、表，面陽極金屬那么源源不斷地變成離子溶解到電鑄液中進行補充，使溶液中金屬離子的濃度保持不變。當(dāng)陽極原模的電鑄層逐漸加厚到所要求的厚度時，電鑄結(jié)束，并使其與原模別離，即獲得與原模型面相反的電鑄件。2電鑄的特點1復(fù)制精度高?？梢灾瞥鰴C械加工不可能加工的細微形狀微細花紋、刻度、復(fù)雜形狀等以及難以加工的型腔，其細密度及尺寸精度可達微米級，電鑄后的型面一般不需修正加工。2重復(fù)精度高。可以用一只標準的原模制出很多形狀一致的型腔或電鑄電火花成形加工 用的電極。3原模的材料不一定是金屬。 可采用其他材料或制品零件本身，經(jīng)導(dǎo)電化處理后直接作為原模4電鑄件具有一定的抗拉強度和硬度，因此鑄成之后不需熱處理。5不需特

51、殊設(shè)備，操作簡單。但是，電鑄速度很慢，生產(chǎn)周期長需幾十小時甚至兒百小時；尖角和凹槽局部鑄層不均； 鑄層存在一定的內(nèi)應(yīng)力，不能承受沖擊負荷。所以，電鑄難于在大、中型模具制造中推廣應(yīng)1 一電鑄槽；2 一陽極;3 一直流電像；4 一電鑄層;5 一原模陰極;6 攪拌器;7 一電鑄液;8 一過濾器;9-泵;10加熱器用。2電鑄設(shè)備電鑄設(shè)備主要由直流電源、電鑄槽、攪拌和 循環(huán)過濾系統(tǒng)、加熱和冷卻系統(tǒng)等局部組成，參 見圖2 一 32。I直流電源電鑄通常采用低電壓、大電流的直流電源。電壓一般在12V以下并可調(diào)節(jié)。電鑄電流密度 一般為1530A/dm2時。直流電源一般采用硅整 流器，也有采用晶閘管整流的。電鑄槽

52、電鑄槽的材料，應(yīng)以不受電鑄液腐蝕為原那么。 一般用鋼板焊接，內(nèi)襯鉛板或聚抓乙烯薄板等。也有用較厚的聚氯乙烯硬板焊接或用聚樹脂和玻璃纖維粘合而成的。小型電鑄槽可用陶瓷、 玻璃或搪瓷制品；大型的可用耐酸磚襯里的水泥槽。3攪拌和循環(huán)系統(tǒng)為了降低電鑄液的濃差極化，加大電流密度，減少工作時間，提高生產(chǎn)速度，最好在陰極運動的同時，加速溶液的攪拌。攪拌的方法有循環(huán)過濾法、超聲波或機械攪拌等。循環(huán)過濾法不僅可以使溶液攪拌，而且在溶液不斷反復(fù)流動時進行過濾。4加熱器和冷卻器電鑄時間很長，為了在電鑄期間對溶液進行恒溫控制，需要加熱或冷卻。加熱可用電 爐、加熱玻璃管，冷卻那么用冷水或冷凍機。3電鑄工藝過程陰極電沉積

53、操作只不過是模具電鑄工藝過程的一局部，模具的整個電鑄工藝過程，一般應(yīng)該包括如下工序：1在分析產(chǎn)品圖樣的根底上設(shè)計制造原模在設(shè)計原模時，除了合理選用材料外，還 應(yīng)注意:1在確定原模尺寸時應(yīng)考慮制品材料的收縮率及15' 30'的脫模斜度。2承受電鑄的局部，應(yīng)按制品要求放長35mm，以備電鑄后端部粗糙而割除。3原模外表粗糙度要好，并盡量防止尖角。2電鑄前處理目的在于原模能電鑄及順利脫模。1用金屬制成的原模，首先要在去油去銹處理的根底上清洗處理，在重鉻酸鹽溶液中進行鈍化處理，使金屬原模外表形成一層鈍化膜。對于深型腔而脫模較困難時，可在原模表面先噴上一層聚乙烯醇感光膠，經(jīng)曝光烘干后再進行

54、鍍銀處理。2用非金屬制成的原模，一般先用浸石蠟或浸漆方法進行防水處理也有不需要的情況后，再在其外表鍍一層導(dǎo)電膜。常采用的方法有化學(xué)鍍銀銅、噴鍍銀銅、涂刷銅粉等。3電鑄成形選擇電鑄金屬時，應(yīng)考慮模具的具體要求。常用的電鑄金屬有銅、鎳和鐵。為了提高模具的硬度和耐磨性，電鑄之前先在原模上鍍一層0.0080.01m厚的硬鉻。電鑄時所采用的電鑄液種類很多，電鑄鎳時常用的電鑄液配方之一如下：硫酸鎳180g ;氯化銨20 一 25g；硼酸30g ;蔡二磺酸鈉鹽1g ;十二烷基硫酸鈉 0 .5g; 蒸餾水1000 ml。硫酸鎳是金屬鎳離子的來源， 在電鑄過程中鎳離子在陰極獲得電子而變成原子沉積，形成電鑄層。抓化按可防止鎳陽極鈍化。硼酸是緩沖劑，使F穩(wěn)定。蔡二磺酸鈉鹽能促使電鑄層光亮，但過量會使電鑄層變脆。 十二烷基硫酸鈉為潤滑劑， 有助于電鑄液中的雜質(zhì)浮起。電鑄層到達所要求的厚度后，取出清洗、擦干。4襯背某些電鑄模具，在電鑄成形之后還需用其他材料襯背加固，然后再進行機械加工， 使其到達一定的尺寸要求。襯背的方法有澆錯或鉛錫合金以及熱固性塑料等。對于結(jié)構(gòu)零件可以在外外表包覆樹脂進行加固。5脫模電鑄成形的模具，加襯背進行機械加工后， 一般都鑲?cè)四Ｌ變?nèi)加固使用。 脫模是最后一道工序，通常在鑲?cè)四Ｌ缀筮M行， 這樣可以防止電鑄件在機械加