现代加工技术-09电子束离子束加工ppt课件.ppt

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1、电子束离子束加工贾宝贤5687026ElectronBeamMachining＆IonBeamMachiningEBM＆IBM1课程内容大纲♥1绪论♥2电火花加工♥3电火花线切割加工♥4电化学加工♥5超声波加工♥6磨料与水喷射加工♥7激光加工♥8快速原型制造♥9电子束、离子束加工♥10化学加工、等离子体、磁性磨料加工、挤压珩磨27.1电子束加工一、电子束加工的原理和特点二、电子束的加工装置三、电子束加工应用3概述利用高能量密度的电子束对材料进行工艺处理的一切方法统称为电子束加工。电子束加工（ElectronBeamMachining简称E

2、BM）起源于德国。1948年德国科学家斯特格瓦发明了第一台电子束加工设备。经过几十年的发展，目前电子束加工技术已在核工业、航空宇航、精密制造等工业部门广泛应用。电子束加工应用于：电子束焊接、打孔、表面处理、熔炼、镀膜、物理气相沉积、雕刻、铣切、切割以及电子束曝光等。目前，世界上电子束加工技术较先进的国家：德国、日本、美国、俄罗斯以及法国等。۝电子束加工3分45.mp44EB-Generatorvonpro-beam阴极支撑阴极控制栅极阳极围绕线圈Stigmatoren光阑电磁透镜聚焦线圈偏转线圈6电子束加工原理图控制栅极加速阳极电子束斑点

3、旁热阴极聚焦系统工件工作台7一、电子束加工的原理和特点1.加工原理在真空条件下，利用电子枪中产生的电子经加速、聚焦后能量密度为106～109w/cm2的极细束流，高速冲击到工件表面上极小的部位，并在几分之一微秒时间内，其能量大部分转换为热能，使工件被冲击部位的材料达到几千摄氏度，致使材料局部熔化或蒸发，来去除材料。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。82.电子束加工特点1.电子束能够极其微细地聚焦(可达l～0.1μm)，故可进行微细加工。2.加工材料的范围广。能加工各种力学性能的导体、半导体和非导体材料。非接

4、触加工，工件不产生宏观应力和变形。3.电子束的能量密度高，加工效率很高。4.加工过程便于自动化。可以通过磁场或电场对电子束的强度、位置、聚焦等进行直接控制。5.加工在真空中进行，污染少，加工表面不易被氧化。6.设备投资高。电子束加工需要整套的专用设备和真空系统，价格较贵，故在生产中受到一定程度的限制。9二、电子束的加工装置电子束加工装置主要由以下几部分组成。（1）电子枪。获得电子束的装置。它包括：电子发射阴极—用钨或钽制成，在加热状态下发射电子。控制栅极—既控制电子束的强弱，又有初步的聚焦作用。加速阳极—通常接地，由于阴极为很高的负压，所

5、以能驱使电子加速。图6-2电子束加工装置示意图1-工作台系统；2-偏转线圈；3-电磁透镜；4-光阑；5-加速阳极；6-发射电子的阴极；7-控制栅极；8-光学观察系统；9-带窗真空室门；10-工件10二、电子束的加工装置图6-2电子束加工装置示意图1-工作台系统；2-偏转线圈；3-电磁透镜；4-光阑；5-加速阳极；6-发射电子的阴极；7-控制栅极；8-光学观察系统；9-带窗真空室门；10-工件（2）真空系统保证电子加工时所需要的真空度。一般电子束加工的的真空度维持在1.33×10-2~1.33×10-4Pa。（3）控制系统和电源。控制系统包

6、括束流聚焦控制、束流位置控制、束流强度控制以及工作台位移控制。11控制系统和电源束流聚焦控制：提高电子束的能量密度，它决定加工点的孔径或缝宽。聚焦方法：一是利用高压静电场是电子流聚焦成细束；另一种方法是利用“电磁透镜”靠磁场聚焦。束流位置控制：改变电子的方向。工作台位移控制：加工时控制工作台的位置。电源：对电压的稳定性要求较高，常用稳压电源。12三、电子束加工应用1-淬火硬化；2-熔炼；3-焊接；4-打孔；5-钻、切削；6-刻蚀；7-升华；8-塑料聚合；9-电子抗蚀剂；10-塑料打孔131.电子束打孔电子束打到材料表面电子束贯穿材料电子束

7、打到辅助材料产生喷射电子束打到材料内部材料表面受到电子束冲击开始熔化，气化材料气化形成气泡，破裂后随着蒸汽溢出，形成空穴电子束冲击到工件下面的辅助材料，产生喷射，将空穴周围熔化材料吹出，完成打孔过程继续受到电子束作用141.电子束打孔高速打孔高速打孔在生产中实际应用最多，目前最小直径可达Φ3μm左右，最大深径比可达10，其深度亦可达10cm以上。1.生产效率高。机翼吸附屏的孔、喷气发动机套上的冷却孔，此类孔数量巨大（高达数百万），且孔径微小，密度连续分布而孔径也有变化，非常适合电子束打孔。151.电子束打孔2.加工材料范围广。可加工不锈钢

8、、耐热钢、宝石、陶瓷、玻璃、塑料和人造革等各种材料上的小孔、深孔。能加工各种孔，包括异形孔、斜孔、锥孔和弯孔。孔的密度可连续变化，其孔径大小可随时调整。加工质量好，无毛刺和再铸层等缺陷。精度：