第一篇：特種先進(jìn)連接方法論文

焊接是一種將材料永久連接，并成為具有給定功能結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)。幾乎所有的產(chǎn)品，從幾十萬噸巨輪到不足1克微電子元件，在生產(chǎn)制造中都不同程度地應(yīng)用了焊接技術(shù)。焊接已經(jīng)滲透到制造業(yè)的各個領(lǐng)域，直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、可靠性和壽命以及生產(chǎn)的成本、效率。現(xiàn)如今，沒有哪一種連接技術(shù)像焊接那樣被如此廣泛的應(yīng)用。

當(dāng)今時代，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，焊接技術(shù)已經(jīng)完成了自身的蛻變。焊接已經(jīng)不只是那個街頭又苦又累的工作了，它從一種傳統(tǒng)的熱加工工藝發(fā)展成了集材料、冶金、結(jié)構(gòu)、力學(xué)、電子等多門類科學(xué)為一體的工程工藝學(xué)科。由于焊接技術(shù)是基于多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物，隨著新材料的不斷產(chǎn)生、新能源的不斷開發(fā)和新結(jié)構(gòu)的不斷涌現(xiàn)，焊接技術(shù)的滯后發(fā)展面臨著新的巨大的挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代工程的應(yīng)用，特種先進(jìn)連接方法逐漸發(fā)展成現(xiàn)代連接技術(shù)的重要組成部分，并且廣泛的應(yīng)用于先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域。先進(jìn)的連接技術(shù)在國民經(jīng)濟(jì)以及國防建設(shè)中起到了舉足輕重的作用。中國2013年鋼產(chǎn)量達(dá)到7.82億噸，成為世界最大的鋼材生產(chǎn)與消費國，而焊接結(jié)構(gòu)的用鋼量也突破3.3億噸，相當(dāng)于美國一年的鋼產(chǎn)量，成為世界上空前最大的焊接鋼結(jié)構(gòu)制造國。從近些年中國完成的一些標(biāo)志性工程來看，特種先進(jìn)技術(shù)發(fā)揮了重要作用。例如三峽水利樞紐的水電裝備就是一套龐大的焊接系統(tǒng)，包括導(dǎo)水管、轉(zhuǎn)輪、發(fā)電機(jī)機(jī)座等。神舟6號飛船的成功發(fā)射與回收，標(biāo)志著中國航天事業(yè)的巨大進(jìn)步，其中兩名航天員活動的返回艙和軌道艙都是鋁合金的焊接結(jié)構(gòu)，而焊接接頭的氣密性和變形控制是焊接制造的關(guān)鍵。

這學(xué)期恰好有幸跟著張老師學(xué)習(xí)了《特種先進(jìn)連接方法》，接觸認(rèn)識了很多先進(jìn)的焊接技術(shù)。其中包括：激光焊、電子束焊、超塑性焊接和超塑成行/擴(kuò)散連接、摩擦焊、爆炸焊、微連接技術(shù)等。它們各自有其各自的特點。激光被認(rèn)為是21世紀(jì)的新能源，激光技術(shù)反映一個國家的工業(yè)水平。激光焊接（laser beam welding,簡稱LBW）是利用高能量密度的激光束作為熱源的一種高度精密的焊接方法。激光焊接的基本過程就是使經(jīng)光學(xué)系統(tǒng)聚焦后具有高功率密度的激光束照射到被焊材料表面，利用該材料對光能的吸收來對其進(jìn)行加熱、熔化，在經(jīng)過冷卻結(jié)晶而形成焊接接頭的一種熔化焊過程。激光在焊接中的應(yīng)用正引起各國的重視。德國、俄羅斯、美國、日本、法國、意大利等國都很重視發(fā)展激光技術(shù)。德國已經(jīng)將激光焊接、激光切割、激光＋電弧復(fù)合熱源焊接技術(shù)應(yīng)用于汽車的生產(chǎn)，特別是鋁合金 轎車的生產(chǎn)，引領(lǐng)了汽車焊接技術(shù)的發(fā)展。德國政府很重視激光技術(shù)的發(fā)展，在政府的教育與研究部中設(shè)立了專門管理部門，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)激光技 術(shù)的發(fā)展。在德國已經(jīng)形成大學(xué)、激光技術(shù)研究所、激光應(yīng)用工程開發(fā)公司的聯(lián)合，以及激光主機(jī)生產(chǎn)廠、激光配件生產(chǎn)廠、激光應(yīng)用企業(yè)的聯(lián)合，形成了一個立體的覆蓋網(wǎng)。德國的大眾汽車已經(jīng)將激光焊接技術(shù)引入中國，并在上海大眾和 一汽－大眾的轎車批量生產(chǎn)線上應(yīng)用，推動了中國激光焊接技術(shù)的應(yīng)用。攪拌摩擦焊是20世紀(jì)90年代初由英國焊接研究所發(fā)明的固態(tài)焊接新技術(shù)，摩擦焊（friction welding，簡稱FRW）是一種固態(tài)熱壓焊，是利用焊件接觸面之間的相對摩擦運動和流動所產(chǎn)生的熱量，使界面及附近區(qū)域達(dá)到熱塑狀態(tài)并在壓力作用下產(chǎn)生適當(dāng)?shù)暮暧^塑性變形而形成接頭。這是一項帶有革命性的創(chuàng)新，由于焊接時金屬不熔化、無弧光和熱輻 射、耗能小、效率高、工件變形小等諸多的優(yōu)點，而迅速得到推廣應(yīng)用。目前已經(jīng)在飛機(jī)、火箭、快艇、郵輪、火車車廂等鋁合金結(jié)構(gòu)制造領(lǐng) 域得到應(yīng)用。國內(nèi)一些研究所和高校已經(jīng)購買了英國的專利技術(shù)使用許可證，開始自己的創(chuàng)新活動，并部分應(yīng)用于生產(chǎn)。綜上所述，國外主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家的政府很重視焊接技術(shù)的發(fā)展，他們希望用先進(jìn)的焊接技術(shù)來提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量、提高效率、降低成本，以此來與勞力成本相對低廉的國家進(jìn)行市場競爭，這是一種戰(zhàn)略手段。摩擦焊當(dāng)然也有不足之處，摩擦焊常見的缺陷有以下四點： 1：○“灰斑”缺陷。“灰斑”是一種焊接缺陷在斷口上的表現(xiàn)形式，它在斷口上一般表現(xiàn)為暗灰色平斑狀，無金屬光澤，具有明顯的沿焊縫斷裂的特征，宏觀上表現(xiàn)為脆性斷裂。2：焊接裂紋。主要出現(xiàn)在焊合區(qū)邊緣飛邊缺口部位、焊合區(qū)內(nèi)部、近縫區(qū)及飛邊上。○3：未融合。一般產(chǎn)生與焊接接頭的焊合面上，其表面宏觀特征呈現(xiàn)氧化顏色。○4：淬硬組織。焊接淬火鋼時，摩擦?xí)r間短，冷卻速度快會在接頭中形成淬硬組織。另○外，摩擦焊接頭中還會出現(xiàn)焊縫脫碳、過熱組織、脆性合金層等缺陷。這些問題都亟待解決。另外，自20世紀(jì)80年代以來，爆炸焊的理論和實驗技術(shù)得到了長足的發(fā)展。爆炸焊（explosive welding，簡稱EXW）是一種固態(tài)焊接，它是以炸藥為能源，利用炸藥爆炸時產(chǎn)生的沖擊波使兩層或多層同種或異種材料高速傾斜碰撞而焊合在一起的方法。爆炸焊能使物理性能（熔點、熱膨脹特性、硬度等）有明顯差異、用普通焊接方法無法實現(xiàn)焊接的金屬焊合在一起，并且能獲得高強(qiáng)度的焊接接頭。由此爆炸焊的優(yōu)點有以下幾點： 1:可實現(xiàn)同種材料的焊接，也可實現(xiàn)異種材料的焊接 ○2:可以焊接的尺寸范圍很寬。○3：可以進(jìn)行雙層、多層的復(fù)合板的焊接，也可以用于各種金屬的對接、搭接與點接。○4：爆炸焊工藝比較簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備，能源豐富，投資少，應(yīng)用方便。○5：爆炸焊不需要填充金屬，可節(jié)省貴重的稀缺金屬。○6焊接表面不需要很復(fù)雜的清理。○基于這些優(yōu)點，爆炸焊在化工石油制藥造船軍事甚至核工業(yè)航空航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

二、電子束焊（electronic beam welding,簡稱EBW）是一種高功率密度的焊接方法。它利用空間定向告訴運動的電子束，撞擊工件表面后，將部分動能轉(zhuǎn)化成熱能，使被焊金屬熔化，冷卻凝固后形成焊縫。電子束撞擊工件時，其動能的95%可轉(zhuǎn)化為焊接所需的熱能，功率密度可高達(dá)106/cm2以上，焦點處的最高溫度高達(dá)59000C左右。

電子束焊的分類。按被焊工件所處環(huán)境的真空度可分為：高真空電子束焊、低真空電子束焊、非真空電子束焊。按電子槍固定方式可分為：動槍式電子束焊、定槍式電子束焊。按電子槍加速高壓的高低可分為：高壓電子束焊（60~150kv）、中壓電子束焊（40~60kv）、低壓電子束焊(低于40kv).用電弧焊方法能焊接的金屬，一般都能夠用電子束焊。電子束焊是一種高功率密度的熔焊方法，同其他形式的熔焊方法相比，具有以下優(yōu)點: 1:加熱的功率密度大。與偶遇電子束的功率密度大，加熱集中，熱效率高，焊縫接頭熱輸○入量小，所以適宜于難熔金屬及熱敏感性強(qiáng)的金屬材料的焊接。2：焊縫深寬比大 ○3：○熔池周圍氣氛純度高。真空電子束焊是在真空中進(jìn)行的，排除了大氣中有害氣體對熔化金屬的影響，特別適宜喊焊接化學(xué)活潑性強(qiáng)、純度高、極易被大氣污染的金屬焊接。4：規(guī)范參數(shù)調(diào)節(jié)范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)。○電子束焊雖有以上諸多優(yōu)點，但也存在了很多缺點限制了該方法的普遍推廣： 1：電子束焊機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制設(shè)備精度高，因此成套設(shè)備價格很高。○2：○電子束焊的焊縫接頭需進(jìn)行專門設(shè)計和制作加工，接頭間隙需嚴(yán)格控制，這就使接頭制備的加工費用較高 3：○由于電子束焦點直徑很小，焊縫寬度很窄，因此電子束與工件接縫的對準(zhǔn)稍有偏差就可能使焊縫偏離工件接縫造成焊接缺陷。

4:焊接時有X射線產(chǎn)生，屏蔽該射線比較困難，且使整機(jī)成本增加.○由以上優(yōu)缺點可知，從事電子束焊操作的技術(shù)人員要求認(rèn)真、細(xì)心。且在這種崗位不宜工作太久的。

與國外相比，從總體上看?國內(nèi)焊接生產(chǎn)的機(jī)械化、自動化水平較低，眾多企業(yè)需要的、中國自有的焊接技術(shù)、焊接設(shè)備、焊接材料的水平甚至比尖端焊接技術(shù)更落后于國外。然而，對于汽車、造船、軌道車輛、電站鍋爐、發(fā)電設(shè)備、重型機(jī)械、工程機(jī)械、集 裝箱等行業(yè)的中等以上骨干企業(yè)，在改革開放以來的多次技術(shù)改造中，引進(jìn)了一些國外的先進(jìn)焊接設(shè)備、材料和工藝，焊接生產(chǎn)的技術(shù)水平有 了很大的提高，基本上能達(dá)到接近國外同類企業(yè)的水平，能夠生產(chǎn)出國家經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)需要的裝備和產(chǎn)品，只是先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用面、使用的 數(shù)量和技術(shù)的先進(jìn)程度有別于國外的企業(yè)。但是必須看到國內(nèi)還缺少更多的具有自主品牌的先進(jìn)焊接設(shè)備、高端焊接材料和高效焊接工藝技術(shù)，目前企業(yè)使用的這些先進(jìn)焊接設(shè)備與材料大多依賴外國進(jìn)口。國內(nèi)焊接生產(chǎn)的這種表面輝煌，技術(shù)空心化的局面是一個嚴(yán)重的戰(zhàn)略軟肋。

第二篇：特種設(shè)備管理措施和方法論文

１、我國特種設(shè)備安全狀況

特種設(shè)備安全問題是生產(chǎn)行業(yè)主要的安全監(jiān)察監(jiān)管問題，我國通過出臺相關(guān)法律法規(guī)，不斷強(qiáng)化安全監(jiān)管、檢測和技術(shù)提升，特種設(shè)備重特大事故數(shù)量和嚴(yán)重度呈降低趨勢。雖然我國的特種設(shè)備管理有了很大進(jìn)步，但是與發(fā)達(dá)國家的特種設(shè)備事故情況相比較，情況仍不容樂觀。目前，我國的特種設(shè)備管理面臨的安全形勢是：

（１）事故發(fā)生幾率較高，萬臺設(shè)備事故率和死亡率均較高，事故后果直接就是經(jīng)濟(jì)損失慘重，社會影響惡劣。

（２）《特種設(shè)備安全法》剛剛開始實施，但之前存在一些設(shè)備生產(chǎn)單位制造設(shè)備質(zhì)量不夠高，施工單位運行維護(hù)不足的現(xiàn)象。

（３）特種設(shè)備運行單位對于設(shè)備管理體系不完善，不能做到及時消除安全隱患，從而引起事故發(fā)生概率高。

（４）特種設(shè)備迅速發(fā)展需要更為嚴(yán)格的安全科學(xué)技術(shù)的保障，而安全科學(xué)技術(shù)的發(fā)展滯后與其嚴(yán)格的要求。

（５）現(xiàn)在我國正處于全面深化改革的深水期，對特種設(shè)備安全的要求相當(dāng)之大。

２、我國特種設(shè)備管理體系中存在的缺陷及其原因

２．１特種設(shè)備的維護(hù)情況不達(dá)標(biāo)

（１）從企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)的角度來看，一些企業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)不重視設(shè)備維護(hù)，只在意目前利益。對設(shè)備的使用過度，不重視設(shè)備的維護(hù)與保養(yǎng)，常常造成設(shè)備的超符合運行，帶病作業(yè)，不注意小隱患，加速特種設(shè)備的磨損甚至老化。這樣反而使企業(yè)在日后要花更大的人力、物力、財力來對設(shè)備進(jìn)行大修甚至更換。

（２）從企業(yè)員工的角度來看，大多數(shù)企業(yè)對于設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)都是設(shè)備出現(xiàn)損壞才進(jìn)行，由于每個員工的操作習(xí)慣及每臺設(shè)備耐損程度不同，維修人員也存在應(yīng)付現(xiàn)象，這種維護(hù)制度并不能十分有效。其實最好應(yīng)該推行的是“定人使用、定人保養(yǎng)”制度。這樣，有利于對每臺設(shè)備的及時保養(yǎng)與維護(hù)，使設(shè)備能處于最佳的工作狀態(tài)。

２．２特種設(shè)備的實際使用不規(guī)范

我國特種設(shè)備操作人員技術(shù)良莠不齊，有的操作人員技術(shù)不過關(guān)，對機(jī)械設(shè)備了解程度也不夠，甚至有無證操作的情況出現(xiàn)。這樣，市場造成機(jī)械設(shè)備超負(fù)荷作業(yè)、帶病作業(yè)以及違章操作等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象都加速了機(jī)械設(shè)備的磨損和老化。在加上企業(yè)不能夠及時的進(jìn)行保養(yǎng)維修等工作，機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率大大增加。

２．３特種設(shè)備落后情況下的盲目購置

我國很多企業(yè)的特種設(shè)備早已經(jīng)陳舊，技術(shù)水平落后，不能滿足正常生產(chǎn)的需要，制約了企業(yè)向上發(fā)展的潛力。設(shè)備落后的情況下，有的企業(yè)并沒有按照生產(chǎn)實際和市場行情嚴(yán)格制定采購方案，企業(yè)盲目采購一些高精尖的特種設(shè)備。一來，企業(yè)花費大量的資金引進(jìn)設(shè)備，卻沒有能夠熟練操作的員工，或者難以維持設(shè)備運行的資金，浪費了機(jī)械設(shè)備的產(chǎn)能，甚至閑置；二來，即使能夠保證新進(jìn)機(jī)械的工作需求，生產(chǎn)能力大大提高，可是，市場需要并沒有如設(shè)想的那么大，導(dǎo)致產(chǎn)能過剩。

２．４對特種設(shè)備安全重視程度不夠、責(zé)任理念不強(qiáng)

很多企業(yè)對特種設(shè)備安全重視程度不夠、責(zé)任理念不強(qiáng)。為了追求經(jīng)濟(jì)效益，往往對設(shè)備使用超負(fù)荷，甚至進(jìn)行違法改裝，維修程度不夠，導(dǎo)致很多事故隱患出現(xiàn)；另外，企業(yè)內(nèi)部的安全管理部門不夠?qū)I(yè)，往往配備不齊專業(yè)的有經(jīng)驗豐富的安全管理人員。殊不知，短期的減少安全投入長遠(yuǎn)上看并不能減少企業(yè)運營成本，提高企業(yè)效益，反而若是出現(xiàn)安全事故，往往對企業(yè)造成極大地?fù)p害。

３、提高特種設(shè)備設(shè)備管理的措施和方法

３．１建立并完善特種設(shè)備的設(shè)備管理部門

在特種設(shè)備管理中，層次管理很重要，合理地將專業(yè)管理和群眾管理相互結(jié)合相互協(xié)調(diào)才能夠更好的實現(xiàn)科學(xué)的綜合管理。明確專職管理人員和群眾管理人員的職責(zé)，實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、管理。充分發(fā)揮各級職能人員的積極性。在特種設(shè)備管理中，層次管理很重要，合理地將專業(yè)管理和群眾管理相互結(jié)合相互協(xié)調(diào)才能夠更好的實現(xiàn)科學(xué)的綜合管理。企業(yè)應(yīng)實現(xiàn)統(tǒng)一規(guī)劃、管理明確的體系，明確內(nèi)部專職管理人員和群眾管理人員的職責(zé)范圍。

３．２完善特種設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)制度

完善的維護(hù)保養(yǎng)制度是特種設(shè)備安全穩(wěn)定運行的有效管理手段。保養(yǎng)一般可分為兩種方式：日常保養(yǎng)和定期保養(yǎng)。保養(yǎng)的到位與否能夠影響特種設(shè)備的正常運行與否，保養(yǎng)不到位也是特種設(shè)備出現(xiàn)故障的重要原因。企業(yè)員工要依據(jù)特種設(shè)備維修保養(yǎng)使用說明書對特種設(shè)備進(jìn)行有效地保養(yǎng)，并日常、定期進(jìn)行監(jiān)督保養(yǎng)的落實情況。再設(shè)激勵獎懲機(jī)制，把特種設(shè)備機(jī)械的性能狀況、維修保養(yǎng)情況、運行狀況、成本費用等列入獎懲計劃，激勵企業(yè)員工的自主積極性和責(zé)任。從而企業(yè)能夠保證特種設(shè)備機(jī)械的正常工作，延展特種設(shè)備的使用周期，同時又能有效降低設(shè)備維修保養(yǎng)成本。

３．３落實特種機(jī)械設(shè)備淘汰工作做好特種機(jī)械設(shè)備

除舊更新工作即報廢工作，直接關(guān)系到企業(yè)的運行效率、市場競爭力以及發(fā)展?jié)摿ΑＢ浜蟮牟话踩脑O(shè)備應(yīng)及時進(jìn)行淘汰工作。以下幾種類型的特種設(shè)備應(yīng)及時淘汰：

（１）損耗嚴(yán)重、技術(shù)性能落后。

（２）能耗高、效率低。

（３）達(dá)不到使用要求和安全要求。

（４）超過使用年限。

３．４保障維修維護(hù)的及時性、計劃性和預(yù)防性

在維修方面，一是重視小故障的及時處理，做到防患于未然。切不可小故障不影響使用，為了趕任務(wù)讓設(shè)備帶故障作業(yè)，最后小毛病拖成了大故障，不但影響正常使用，還有可能造成設(shè)備突然報廢。二是采取“計劃維修”與“預(yù)防性維修”兩種制度的相結(jié)合的維修制度，科學(xué)合理的安排設(shè)備維修工作。因此，完善的企業(yè)的維修機(jī)制包括具有兩個職能，能夠保障維修的及時性，同時也能保障維修的計劃性和預(yù)防性。對于故障的及時檢查與排除，能夠有效保障特種設(shè)備的安全運行。而對于設(shè)備的計劃維修和預(yù)防維修是全方位的維修體系的重要組成部分。定期與不定期的維修保養(yǎng)是能夠提升機(jī)械設(shè)備工作效率的有效手段。

４、結(jié)論

隨著我國現(xiàn)代化和工業(yè)化逐步發(fā)展，我國在特種設(shè)備管理的發(fā)展也比較迅速，取得一定的成就。但是，目前我國正處于全面改革的深水期，無論是特種設(shè)備設(shè)計、制造、使用等環(huán)節(jié)，或是特種設(shè)備事故發(fā)生狀況，以及特種設(shè)備管理的日常工作，均存在方方面面的不足，這些都要求我們能夠盡快建立一套符合國情且科學(xué)有效的特種設(shè)備管理模式。因此，特種設(shè)備的使用過程中，應(yīng)加大設(shè)備管理的力度，采取更為有效的管理模式。同時，把設(shè)備管理進(jìn)行細(xì)化，明確每一個管理者與使用者的職責(zé)，提升員工參與設(shè)備管理的積極性和創(chuàng)造性，這樣才能不斷提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。展望未來，我國特種設(shè)備管理體系將更加完善。我相信，在不久的將來，我國特種設(shè)備安全管理體系能夠越來越完善，爭取早日實現(xiàn)零事故率。

第三篇：先進(jìn)陶瓷材料的連接

《材料連接新技術(shù)》

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先進(jìn)陶瓷材料的連接

陶瓷是指以各種金屬的氧化物、氮化物、碳化物、硅化物為原料，經(jīng)適當(dāng)配料、成形和高溫?zé)Y(jié)等人工合成的無機(jī)非金屬材料。陶瓷具有很多獨特的性能。這類材料一般是由共價鍵、離子鍵和混合鍵結(jié)合而成，鍵合力強(qiáng)，具有很高的彈性模量和硬度。陶瓷材料按其應(yīng)用特性分為功能陶瓷和工程結(jié)構(gòu)陶瓷兩大類。功能結(jié)構(gòu)陶瓷是指具有電、磁光、聲、熱等功能的陶瓷材料，從性能上分有鐵電、壓電、光電、聲光、磁光、生物等功能陶瓷。工程結(jié)構(gòu)陶瓷強(qiáng)調(diào)材料的力學(xué)性能，以其具有的耐高溫、高強(qiáng)度、超硬度、高絕緣性、高耐磨性、耐腐蝕等性能，在工程領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

陶瓷材料是用天然或合成化合物經(jīng)過成形和高溫?zé)Y(jié)制成的一類無機(jī)非金屬材料。它具有高熔點、高硬度、高耐磨性、耐氧化等優(yōu)點。可用作結(jié)構(gòu)材料、刀具材料，由于陶瓷還具有某些特殊的性能，又可作為功能材料。陶瓷材料多相多晶材料，一般由晶相，玻璃相和氣相組成。其顯微結(jié)構(gòu)是由和制造工藝所決定的。晶相是陶瓷材料的主要組成相，是化合物或固溶體。陶瓷中的晶相主要有硅酸鹽，氧化物和非氧化物三種。玻璃相是一種低熔點的非晶態(tài)固相。它的作用是連接晶相，填充晶相間的間隙，提高致密度，降低燒結(jié)溫度，抑制晶粒長大等。玻璃相的組成隨著胚料組成，分散度，燒結(jié)時間以及爐內(nèi)氣氛的不同而變化。玻璃相會降低陶瓷的強(qiáng)度，耐熱耐火性和絕緣性。氣相是指陶瓷孔隙中的氣體。陶瓷的性能受氣孔的含量，形狀，分布等的影響。氣孔會降低陶瓷的強(qiáng)度，增大介電損耗，降低絕緣性，降低致密度，提高絕熱性和抗震性。對功能陶瓷的光，電，磁等性能也會有影響。氧化物陶瓷: 氧化物陶瓷材料的原子結(jié)合以離子鍵為主，存在部分共價鍵，因此具有許多優(yōu)良的性能。大部分氧化物具有很高的熔點，良好的電絕緣性能，特別是具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性，在上程領(lǐng)域已得到了較廣泛的應(yīng)用。例如：氧化鋁陶瓷: 三氧化二鋁為主晶相。根據(jù)三氧化二鋁含量和添加劑的不同，有不同系列。如根據(jù)三氧化二鋁含量不同可分為75瓷，85瓷，99瓷等；根據(jù)其主晶相的不同可分為莫來石瓷、剛玉-莫來瓷和剛玉瓷；根據(jù)添加劑的不同又分為鉻剛玉、鈦剛玉等。

氮化物陶瓷：氮化物包括非金屬和金屬元素氮化物，他們是高熔點物質(zhì)。氮化物陶瓷的種類很多，但都不是天然礦物，而是人工合成的。日前工業(yè)上應(yīng)用較多的氮化物陶瓷有氮化硅(Si3N4)、氮化硼、氮化鋁、氮化鈦等。例如：氮化硅陶瓷:Si3N4陶瓷材料的熱膨脹系數(shù)小，因此具有較好的抗熱震性能;在陶瓷材料中，Si3N4的彎曲強(qiáng)度比較高，硬度也很高，Si3N4陶瓷耐氫氟酸以外的所有無機(jī)酸和某些堿液的腐蝕，高溫氧化時材料表面形成的氧化硅膜可以阻礙進(jìn)一步氧化，抗執(zhí)化溫度達(dá)1800℃。

陶瓷的主要制備工藝過程包括坯料制備、成型和燒結(jié)。其生產(chǎn)工藝過程可簡單地表示為：坯料制備、成型、干燥、燒結(jié)、后處理、成品。制備：通過機(jī)械或物理或化學(xué)方法制備坯料，在制備坯料時，要控制坯料粉的粒度、形狀、純度及脫水脫氣，以及配料比例和混料均勻等質(zhì)量要求。按不同的成型工藝要求，坯料可以是粉料、漿料或可塑泥團(tuán)；成型：將坯料用一定工具或模具制成一定形狀、尺寸、密度和強(qiáng)度的制品坯型（亦稱生坯）；燒結(jié)：生坯經(jīng)初步干燥后，進(jìn)行涂釉燒結(jié)或直接燒結(jié)。高溫?zé)Y(jié)時，陶瓷內(nèi)部會發(fā)生一系列物理化學(xué)變化及相變，如體積減小，密度增加，強(qiáng)度、硬度提高，晶粒發(fā)生相變等，使陶瓷制品達(dá)到所要求的物理性能和力學(xué)性能。燒結(jié)是指成型后的坯體在低于熔點的高溫作用下、通過坯體間顆粒相互粘結(jié)和物質(zhì)傳遞，氣孔排除，體積收縮，強(qiáng)度提高、逐漸變成具有一定的幾何形狀和堅固燒結(jié)體的致密化過程。

工程結(jié)構(gòu)陶瓷材料具有耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度、耐磨損、抗氧化、抗腐蝕等優(yōu)良性能，廣泛應(yīng)用于航空航天、電力電子、能源交通等領(lǐng)域，成為經(jīng)濟(jì)和國防發(fā)展中不可缺少的支撐材料。但是由于陶瓷本身的脆性使其加工性能差，難以制成尺寸大、形狀復(fù)雜的構(gòu)件，從而限制了其進(jìn)一步的應(yīng)用與發(fā)展。金屬材料具有優(yōu)良的室溫強(qiáng)度、延展性、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，與陶瓷材料在性能上形成了一種明顯的互補(bǔ)關(guān)系。將兩種材料結(jié)合起來，就可以充分利用各自的優(yōu)良性能，制造出滿足要求的復(fù)雜構(gòu)件，不僅能夠降低成本，對陶瓷與金屬材料的應(yīng)用與發(fā)展也具有重要意義。由于陶瓷與金屬在物理、化學(xué)性質(zhì)上的差異，使得二者之間的連接成為國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點問題。

陶瓷與金屬的連接方法： 陶瓷與金屬的連接問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）陶瓷與金屬鍵型不同，難以實現(xiàn)良好的冶金連接；（2）陶瓷與金屬的熱膨脹系數(shù)差異大，連接接頭容易產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，致使接頭強(qiáng)度低；（3）陶瓷表面潤濕性差，連接工藝確定困難。目前，關(guān)于陶瓷與金屬連接方法的研究已有很多，包括機(jī)械連接、粘接連接、釬焊連接、固相擴(kuò)散連接、瞬時液相連接、熔化焊、自蔓延高溫合成連接、摩擦焊、微波連接、超聲連接等方法。

釬焊是最常用的連接陶瓷與金屬的方法之一，它是以熔點比母材低的材料做釬料，加熱到略高于釬料熔點的溫度，利用熔化的液態(tài)釬料潤濕被連接材料表面，從而填充接頭間隙，通過母材與釬料間元素的互擴(kuò)散實現(xiàn)連接。普通金屬釬料在陶瓷表面的潤濕性較差，因而提高釬料在陶瓷表面的潤濕性成為獲得高質(zhì)量釬焊接頭的保證。陶瓷與金屬的釬焊連接可以分為直接釬焊和間接釬焊。直接釬焊又叫活性金屬釬焊法，是在釬料中加入活性元素，通過化學(xué)反應(yīng)在陶瓷表面形成反應(yīng)層，以提高釬料在陶瓷表面的潤濕性。這些活性元素通常包括Ti、Zr、Hf、V、Ta、Nb、Cr 等，如Ag-Cu-Ti 釬料就是在Ag-Cu 共晶釬料中加入活性元素Ti，顯著提高了釬料的潤濕能力，是現(xiàn)在應(yīng)用非常廣泛的一種釬料。非晶態(tài)高溫釬料的研制，也大大地增加了陶瓷與金屬釬焊接頭的應(yīng)用范圍間接釬焊是先將陶瓷表面進(jìn)行金屬化，再利用常規(guī)釬料進(jìn)行釬焊連接，因而又稱兩步法釬焊。陶瓷表面與金屬化的目的就是解決釬料在陶瓷表面潤濕性差的問題，電子工業(yè)中常用Mo-Mn 法對陶瓷表面進(jìn)行預(yù)金屬化，Mo 粉中加入適量的Mn 是為了改善金屬鍍層與陶瓷的結(jié)合。此外，還發(fā)展了物理或化學(xué)氣相沉積、熱噴涂法、燒結(jié)金屬粉末法、超聲波法、化學(xué)沉積、等離子注入、真空蒸鍍等一系列金屬化方法；

固相擴(kuò)散連接廣泛應(yīng)用于異種材料的連接，也是連接陶瓷材料常用的方法之一。它是將被連接材料置于真空或惰性氣氛中，使其在高溫和壓力作用下局部發(fā)生塑性變形，通過原子間的互擴(kuò)散或化學(xué)反應(yīng)形成反應(yīng)層，實現(xiàn)可靠連接。固相擴(kuò)散連接適用于各種陶瓷與金屬的連接，相對于釬焊連接，其具有連接強(qiáng)度高，接頭質(zhì)量穩(wěn)定、耐腐蝕性能好，可實現(xiàn)大面積連接，且接頭不存在低熔點釬料金屬或合金，能夠獲得耐高溫接頭等優(yōu)點。從連接方式來看，固相擴(kuò)散連接可分為直接擴(kuò)散連接和間接擴(kuò)散連接兩種。直接擴(kuò)散連接是指直接將陶瓷與金屬進(jìn)行連接，而間接擴(kuò)散連接是通過中間層的過渡作用將陶瓷與金屬連接起來。由于陶瓷和金屬在熱膨脹系數(shù)和彈性模量上的差異，擴(kuò)散連接接頭容易產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致接頭性能下降，因而常采用中間層進(jìn)行間接擴(kuò)散連接，或采用直接在陶瓷表面鍍金屬膜的方法。中間層的介入，不僅可以緩解接頭的殘余應(yīng)力，還能夠降低連接溫度和壓力，同時也可以起到抑制和改變接頭產(chǎn)物的作用。

第四篇：特種加工論文

加工間隙內(nèi)電解產(chǎn)物對微細(xì)電解加工

院（系）名稱：

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機(jī)電工程學(xué)院

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

摘要：微細(xì)電解加工時，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)以與之對應(yīng)的間隙值作為實際加工間隙。

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

電解是基于金屬陽極在電解液中發(fā)生電化學(xué)溶解的原理，對工件進(jìn)行減材加工。在電解加工時，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。但電解加工時陰、陽極間的電位差在加工間隙中形成的電場使工件上不希望被加工的部位和已加工部位都會被繼續(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、改善流場是增強(qiáng)電解加工的集中蝕除能力、改善加工精度的基本途徑。為實現(xiàn)較高精度的微細(xì)電解加工，某個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)電解加工無法應(yīng)用。為使微細(xì)電解加工能持續(xù)進(jìn)行，通過加工間隙伺服控制，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)過程分析

電解加工時，在工件金屬(陽極)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)不同的過程組成，在電化學(xué)理論中統(tǒng)稱為“電極過程”。根據(jù)電極動力學(xué)理論，一般情況下，電極過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)物還會逐漸在陽極表面沉積，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，在微小間隙加工時反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟將取代換液良好時的電化學(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)速度制約著陽極金屬的實際蝕除速度，成為在微細(xì)電解加工中影響實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、高速的電解液流動來帶走反應(yīng)產(chǎn)物(包括反應(yīng)熱)。但在微細(xì)電解加工時，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，外部沖液對加工區(qū)域內(nèi)部較深處電解液的擾動和更新能力很弱，這在深小孑L加工時尤其明顯。此時僅對加工區(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)物仍會蓄積。在微細(xì)電解加工時，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，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動，加強(qiáng)了間隙內(nèi)電解液的對流，改善了流場。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)物無法順利排出，故仍需依賴間歇回退來強(qiáng)化電解液更新“。

電極間歇回退是在加工過程中讓電極按一定時間間隔快速回退，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)，并可通過熱對流抑制加工區(qū)內(nèi)的溫升。間歇回退方式對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。

間歇回退加工過程如圖1所示，首先在回退前切斷加工電源，防止電極在運動過程中對孔側(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)過程)所需時間，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)給加工時間。加工最初時，間隙內(nèi)是新鮮電解液，電化學(xué)反應(yīng)步驟是加工過程控制步驟；加工一段時間后，隨著電解產(chǎn)物蓄積，間隙內(nèi)電解液實際電導(dǎo)率降低，電化學(xué)反應(yīng)速度隨之減小，這時反應(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，此時需回退換液，如此往復(fù)。因此間歇回退加工過程實際由電化學(xué)反應(yīng)步驟和反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟交替控制，加工速度的計算和優(yōu)化必須綜合考慮由法拉第電解定律得出的陽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，在曲線極值點的右側(cè)時，隨著△減小，加工速度會逐漸增大，這是由于 陽極金屬蝕除速度。較小，電解產(chǎn)物生成速度較慢，對間隙內(nèi)加工條件的影響較小，此時電化學(xué)反應(yīng)步驟是加工過程的控制步驟，加工速度主要受影響。當(dāng)加工間隙減小到極值點附近時，此時加工程實際由電化學(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，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，間隙空間內(nèi)容污(反應(yīng)產(chǎn)物)能力弱，陽極金屬蝕除速度迅速降低，有效加工時間很短，此時反應(yīng)產(chǎn)物移除步驟成為加工過程的控制步驟，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，B值對加工速度的影響很小。這是因為在微小加工間時，產(chǎn)物生成速度快，有效加工時間丁，相對于回退時間丁n而言較小，對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，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值會隨之增大)，對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導(dǎo)致集中蝕除能力變?nèi)酰庸^(qū)域的側(cè)面間隙擴(kuò)大。因此在微小加工間隙時應(yīng)采用低濃度電解液和低電壓加工，加工速度不會明顯下降，同時能更好地保證加工精度.4結(jié)論

在微細(xì)電解加工過程中，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極金屬的實際蝕除速度，逐漸成為加工過程的控制步驟，最終決定了實際加工速度。在微小加工間隙時不能簡單地根據(jù)陽極金屬理想蝕除速度公式來確定加工間隙和加工速度等參數(shù)，否則會得出與實際情況矛盾的結(jié)果。加工速度的計算和優(yōu)化必須綜合考慮由法拉第電解定律得出的陽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強(qiáng)化加工間隙內(nèi)部電解液的更新。間歇回退加工時，實際加工速度并不隨加工間隙..△的減小而單調(diào)增大，實際加工速度存在極限值(極大值)，將對應(yīng)的間隙值作為實際加工間隙，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，由于電解產(chǎn)物的影響，陽極金屬蝕除速度并不會趨于無窮大，實際加工速度將隨△減小反而降低。參考文獻(xiàn)：

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第五篇：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、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

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到之處。

1.1以柔克剛。因為工具與工件不直接接觸，加工時無明顯的強(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，工具硬度可低于被加工材料的硬度。

1.2用簡單運動加工復(fù)雜型面。特種加工技術(shù)只需簡單的進(jìn)給運動即可加工出三維復(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。因為特種加工技術(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。它們瞬時能量密度高，可以直接有效地利用各種能量，造成瞬時或局部熔化，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)無法比擬的優(yōu)點，在現(xiàn)代加工技術(shù)中，占有越來越重要的地位。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)生火花放電對金屬產(chǎn)生腐蝕來進(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)。總能量的一部分也釋放到工具電極上造成工具磨損。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，按其加工過程中工具與工件相對運動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)備都取得了長足的進(jìn)步，無論從設(shè)備自動化完備程度、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“陽極溶解”的原理，將零件加工成形的。加工時，工件接直流電源的正極（陽極），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，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)動機(jī)的關(guān)鍵制造技術(shù)之一。

電解加工的發(fā)展趨勢：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，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)或液動力等作用的復(fù)合加工。復(fù)合加工的技術(shù)發(fā)展趨勢：復(fù)合加工是對傳統(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)。在實驗基礎(chǔ)上，應(yīng)用計算機(jī)仿真模擬有限元分析方法來精確優(yōu)化加工參數(shù)。如對脆性材料的物理化學(xué)特性多樣的研究，可以開發(fā)出對脆性材料進(jìn)行無微細(xì)裂紋且經(jīng)濟(jì)性高的有效的工藝，并可預(yù)測出各種不同的復(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，以利于對加工過程進(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)計思想，可將原有的高精度復(fù)雜難加工型面或無法加工的大型整體零件分成若干個易加工的單元，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，通過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較好，所以常用于對工件的拋磨和光整加工。

3、特種加工的發(fā)展趨勢

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)展趨勢主要包括以下幾點: 3 3.1、采用自動化技術(shù)。充分利用計算機(jī)技術(shù)對特種加工設(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 , 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。加工過程中產(chǎn)生的廢渣、廢氣如果排放不當(dāng) , 會造成環(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)。以多種能量同時作用 , 相互取長補(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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