卢洋

哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文）

摘要

当今世界一个响亮的名词“特种加工技术”迅速在21世纪崛起，特种加工技术在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，本文分别从激光加工技术、电子束加工技术、离子束及等离子加工技术、电加工技术几方面介绍了国外的发展现状，同时提出了国内相应领域的技术发展方向。

在一些尖端科学技术部门和新兴的工业领域中，已越来越多地使用具有各种特殊物理、机械性能的新材料，如高强度、高硬度、高熔点、高脆性、高粘性、磁性材料等。有的硬度己接近甚至超过现有刀具材料的硬度，同时有的零件加工尺寸极其细微，加工形状十分复杂，加工表面质量有特殊严格的要求，使常规的机械加工无法进行。例如化学纤维喷丝头，其材料为硬质难熔金属，要在直径为l00mm的喷头上打一万多个孔径只有0.06mm 的小孔，若用常规的钻孔方法是无法加工的。因此，近几十年来开始直接利用电能、光能，声能、化学能来进行材料加工，即“特种加工”。其种类很多，如电火花加工，电解加工、电子束加工、激光加工、超声波加工等。

Abstract

Special processing technology, said the international community for the 21st century technology, development and production of new weapons and equipment, play a decisive role. With the continuous development of modern technology and the needs of society, the requirements for the industry constantly changes, and special processing technology to the industry's request for a great help. Special processing is widely used, can be processed to provide a number of great help. In this paper, laser processing technology, electronic processing technology, ion beam and plasma processing technology, electrical processing technology, the paper introduces the development of foreign status, also put forward the corresponding area of domestic technology development.

关键词

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哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文） 特种加工 激光加工 等离子加工 发展趋势

特种加工技术的应用与发展

1 特种加工

1.1 特种加工的概念

特种加工亦称“非传统加工”或“现代加工方法”，泛指用电能、热能、光能、电化学能、化学能、声能及特殊机械能等能量达到去除或增加材料的加工方法。

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本论文所述的特种加工技术主要是指激光加工技术、电子束加工技术、离子束及等离子加工技术和电加工技术等。 1.2特种加工的应用领域

随着新型武器装备的发展，国内外对特种加工技术的需求日益迫切。不论飞机、导弹，还是其它作战平台都要求降低结构重量，提高飞行速度，增大航程，降低燃油消耗，达到战技性能高、结构寿命长、经济可承受性好。为此，上述武器系统和作战平台都要求采用整体结构、轻量化结构、先进冷却结构等新型结构，以及钛合金、复合材料、粉末材料、金属间化合物等新材料。为此，需要采用特种加工技术，以解决武器装备制造中用常规加工方法无法实现的加工难题，所以特种加工技术的主要应用领域是：

难加工材料，如钛合金、耐热不锈钢、高强钢、复合材料、工程陶瓷、金刚石、红宝石、硬化玻璃等高硬度、高韧性、高强度、高熔点材料。

难加工零件，如复杂零件三维型腔、型孔、群孔和窄缝等的加工。 低刚度零件，如薄壁零件、弹性元件等零件的加工。

以高能量密度束流实现焊接、切割、制孔、喷涂、表面改性、刻蚀和精细加工。

2激光加工

2.1激光加工技术简介

激光束具有单色性好、能量密度高、空间控制性和时间控制性良好等一系列优点，目前它已广泛应用于材料加工等领域。

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哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文） 2.1.1激光的产生

跃迁：原子从高能级回落到低能级的过程。亚稳态能级：有些原子或离子的高能级或次高能 级有较高的寿命，这种寿命较长的较高能级称为亚稳态能级。如氦分子，CO2分子，钕离子。 辐射：当原子从高能级跃迁回到低能级或基态时，常会以光子的形式辐射出光能量。如图1

图1激光产生的原理图

2.1.2激光的特性

强度高；单色性好；相干性好；方向性好

2.1.3激光加工的特点

1.光强度大，几乎可以加工任何材料； 2.光光斑可聚焦到很小，可用于精密微细加工；

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哈尔滨应用职业技术学院毕业设计（论文） 3.接触加工，没有工具损耗，加工速度快，热影响区小，容易实现自动化； 4.电子束加工比较，装置简单；

5.通过透明体加工，对真空管内部焊接，对表面光泽或透明材料的加工，须预先进行色化

或打毛；

6.加工效率高。

激光加工的行业包括汽车制造、航天航空、电子、化工、包装、医疗设备等。与计算机数控技术相结合，激光加工技术已成为工业生产自动化的关键技术，拥有普通加工技术所不能比拟的优势。例如激光加工为非接触式加工、速度快、无噪声、可实现各种复杂形状的高精度加工目的，且无通常意义上的“刀具”磨损,无需更换“刀头”。我国激光加工市场前景广阔，预计平均每年以20-30%的速率递增。原理如下图2所示

[3]

2.1.4激光器模的形成

我们知道，激光器的三个基本组成部分是增益介质、谐振腔、激励能源。

如果用某种激励方式，将介质的某一对能级间形成粒子数反转分布，由于自发辐射和受激辐射的作用，将有一定频率的光波产生，在腔内传播，并被增益介质逐渐增强、放大，见图3。被传播的

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