第五节_离子束加工.ppt

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1、一、加工原理与特点离子束加工是在真空条件下将离子源产生的离子束经过加速、聚焦后，打到工件表面以实现去除加工。电子束加工是靠动能转化为热能来进行加工的，而离子束加工是靠微观的机械撞击动能。离子束加工工艺特点所有特种加工方法中最精密、最微细的加工方法，是当代纳米加工技术的基础。在高真空中进行加工，污染少，适宜加工易氧化的金属、合金材料和高纯度半导体材料。是一种微观作用，所以加工应力与变形极小，且表面质量非常高。二、离子束加工的应用离子溅射：离子加速到几十～几千电子伏。离子溅射沉积和离子镀膜原理相同，即用离子轰

2、击靶材，将靶材上的原子击出，沉积在靶材附近的工件上，使工件表面镀上一层薄膜。离子刻蚀：又称离子铣削。离子加速到一万～几万电子伏，且离子入射方向与被加工表面成25～30时，离子可将工件表面的原子或分子逐个撞击出去，实现离子铣削、离子蚀刻或离子抛光等。离子注入：离子加速到几十万电子伏或更高时，离子可穿人被加工材料内部，达到改变材料化学成分目的。三、离子束加工装置离子束加工装置：离子源真空系统控制系统电源数码离子束缸体硬化处理机采用高能束热处理的原理，它产生的104-5W/cm2以上的高能束定向作用在金属的表面

3、，使之注入在数码离子束缸体硬化处理机，主要侧重于缸体、缸套的网络硬化处理。标准型离子束刻蚀机（IBE-150A）本产品是利用低能量平行Ar＋离子束对基片表面进行轰击，表面上未被掩膜覆盖部分的材料被溅射出，从而达到选择刻蚀的目的。（北京创威纳科技有限公司）超声加工概念：超声加工是利用工具做超声振动，通过悬浮液中磨料的高速轰击进行加工的方法。加工原理与特点超声波发生器将交流电转变为超声频电振荡，由换能器将电振荡变为垂直于工件表面的超声机械振动，再由变幅杆把振幅从0.005mm放大到0.1mm左右。加工时，在工

4、具和工件之间不断注入磨料悬浮工作液，工具端面的超声振动，迫使悬浮液中的磨粒以很大的速度不断撞击、抛磨被加工表面，把工件加工区域的材料粉碎成微粒脱落下来。超声加工工艺特点适合于加工各种硬脆材料，特别是不导电的非金属材料，如玻璃、宝石、金刚石。加工精度高、表面质量好。主要靠极细磨料连续冲击去除材料，不会引起变形。采用成形法原理加工，故机床结构简单、操作方便。超声加工的生产率较低。对导电材料的加工效率远不如电火花与电解加工；对软质、反弹性大的材料，加工较为困难。二、超声加工的应用三、超声波加工机床简介超声波加工

5、机床主要由三部分组成：超声波发生器超声波振动系统机床本体CNM-2C超声波研磨机（上海声浦超声波设备厂）磨粒的振动冲击，其频率高、速度极快，这样就促使工件表面上逐渐形成针头截面形状完全相似、光洁度甚高的孔径。2000W超声波清洗机轴承、油泵、油嘴，汽缸，机械手表芯和汽车部件等机械零部件的不拆卸清洗、光学零部件清洗、半导体芯片清洗、金属制品的表面处理（如除锈，除油，磷化，钝化等）、酒的陈化处理、种子的超声浮选等等。超声波多打孔机用于宝石打孔，可同时加工12-80粒宝石。需要与空心针，打孔模一起使用。电子束加

6、工电子束加工(EBM)可分成两类：一类称为“热型”，电子束用来把材料加热到局部气化点；另一类称为“非热型”，利用电子束来产生化学反应，即由电子轰击所产生的有机膜层的聚合作用。一、加工原理与特点在真空条件下，利用高压静电场(或电磁凸镜)聚焦后能量密度极高的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小的面积上，在极短的时间(几分之一微秒)内其大部分能量转换为热能，使被冲击部分的工件材料达到几千度以上的高温。电子束加工的特点一种精密细微的加工方法，能加工细微深孔、窄缝、半导体集成电路等；材料范围较广:对脆性、韧性、导

7、体非导体及半导体材料都可以加工；加工速度快，效率高；加工工件不易产生宏观应力和变形；便于计算机自动控制；设备价格较贵，成本高。二、电子束加工的应用高速打孔（材料熔化或气化）加工型孔和特殊表面(电子束在磁场中偏转加工弯孔)焊接（材料局部熔化）热处理（材料局部加热）通过控制电子束能量密度的大小和能量注入时间，就可以达到不同的加工目的。三、电子束加工装置电子束加工装置的组成：电子枪真空系统控制系统电源HDZ-3型CNC通用电子束焊机主要技术参数：加速电压：0～70kV±1%聚焦电流：200～800mA±0.1%

8、电子枪功率：6KW焊接室容积：700×700×700mm3最大熔深：15mm（不锈钢）电子枪工作真空度：8×10-5mbar焊接室工作真空度：2×10-2mbar应用：1.可焊接钛合金、铝合金、铜合金及不锈钢材料。2.主要用于航天、航空、电子、仪表等工业领域。3.可焊接发动机转子、阀芯、压力膜盒、波纹管、继电器壳体减震器等精密零件。复合加工一、复合加工方法复合切削加工：振动切削复合加工化学机械复合加工磁场辅助研抛加工复合加工机