特種加工學(xué)習(xí)通超星期末考試答案章節(jié)答案2024年

特種加工學(xué)習(xí)通超星期末考試章節(jié)答案2024年影響電火花加工精度的因素有哪些？

答案:除了工件的安裝、定位誤差和機(jī)床的運(yùn)動(dòng)誤差會(huì)影響加工精度外，影響電火花加工精度的因素還有：①工具電極的形狀和尺寸誤差直接影響工件的加工精度。②放電間隙的影響。放電間隙的大小和加工時(shí)所選的電規(guī)準(zhǔn)（電壓、峰值電流、脈沖寬度、工作液的絕緣強(qiáng)度等）有關(guān)系，同時(shí)由于蝕除產(chǎn)物引起的二次放電現(xiàn)象也使入口間隙大于出口間隙。③加工過程中電極損耗會(huì)直接影響到加工精度。工件經(jīng)過電火花加工后表面物理力學(xué)性能有何變化？影響加工表面質(zhì)量的主要因素有哪些？

答案:電火花加工后的工件表面將產(chǎn)生包含熔化層和熱影響層兩部分在內(nèi)的表面變質(zhì)層。熔化層經(jīng)過快速冷卻后，層中的金屬晶粒非常細(xì)小，有很強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕能力，有較高的硬度，耐磨性比機(jī)械加工的好，在金相試片上雖經(jīng)酸腐蝕，但顯微鏡下觀察時(shí)仍呈白亮色，故又稱之為白層。熱影響層位于融化層和工件基體之間，對(duì)未淬火鋼，熱影響層就是淬火層；對(duì)淬火鋼，熱影響層是重新淬火層、高溫回火層和低溫回火層。由于電火花加工后工件表面經(jīng)歷了從高溫熔化到急劇冷卻的過程，所以會(huì)形成殘余拉應(yīng)力并經(jīng)常有微細(xì)裂紋產(chǎn)生，因而疲勞強(qiáng)度有所下降。當(dāng)脈沖能量增加，熔化層和熱影響層的厚度也增加，而表面粗糙度將變差。試述電火花加工中蝕除工件材料(電腐蝕)的微觀物理過程。

答案:答：由以下四個(gè)階段組成

①介質(zhì)擊穿

工具電極和工件凸點(diǎn)處電場(chǎng)強(qiáng)度最大，此處工作液絕緣性最低而最先被擊穿，形成等離子放電通道。②能量轉(zhuǎn)換

電流通過放電通道時(shí)釋放能量形成火花放電，把電能轉(zhuǎn)化為熱能、磁能、聲能、光能等，其中大部分轉(zhuǎn)化成熱能，由于通道截面很小，電流密度很大（105~106A/cm2），通道中心溫度高達(dá)10000℃以上，瞬時(shí)壓力達(dá)幾十兆帕，高溫使兩極放電點(diǎn)局部熔化或氣化。③蝕除產(chǎn)物的拋出

材料氣化時(shí)產(chǎn)生很大的熱爆炸力，把熔化狀態(tài)的材料拋出，拋離的金屬大部分在工作液中收縮成球狀小顆粒。一小部分飛濺，鍍覆在對(duì)面電極上。④消電離

一次脈沖放電結(jié)束后，工件留下帶凸邊的小凹穴、電場(chǎng)消失，通道中帶電粒子復(fù)合，恢復(fù)介質(zhì)的絕緣強(qiáng)度，為第二個(gè)脈沖火花放電準(zhǔn)備條件。如果介質(zhì)來不及消電離，易使脈沖放電轉(zhuǎn)為電弧放電，加工就無法進(jìn)行。無數(shù)次脈沖放電蝕除金屬，使工件達(dá)到加工要求。電子束加工和離子束加工在原理上和在應(yīng)用范圍上有何異同？

答案:二者在原理上的相同點(diǎn)是均基于帶電粒子于真空中在電磁場(chǎng)的加速、控制作用下，對(duì)工件進(jìn)行撞擊而進(jìn)行加工。其不同處在于電子束加工是基于電能使電子加速轉(zhuǎn)換成動(dòng)能，在撞擊工件時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)換成熱能使金屬熔化、氣化而被蝕除。而離子束加工是電能使質(zhì)量較大的正離子加速后，打到工件表面，是靠機(jī)械撞擊能量使工件表面的原子層變形、破壞或切除分離，并不發(fā)熱。在工藝上：有離子刻蝕、濺射沉積、離子鍍、離子注入（表面改性）等多種形式；電子束加工，有打孔、切割、焊接、熱處理等方式。超聲波加工的基本原理、特點(diǎn)和應(yīng)用范圍。

答案:基本原理：工具作超聲頻振動(dòng)，振動(dòng)的能量傳給磨料懸浮液，磨粒以極大的速度不斷沖擊拋磨被加工工件表面，使材料發(fā)生破壞，而成粉末被打擊下來。同時(shí)懸浮工作液受工具端面的超聲振動(dòng)作用而產(chǎn)生空化作用，使被加工材料表面的微觀裂紋加大，加強(qiáng)了機(jī)械破壞作用，并促使磨料懸浮液的循環(huán)流動(dòng)，使磨料不斷更新，蝕除物被帶走。在外力F的作用下，工具逐漸深入材料中，工具形狀便復(fù)現(xiàn)在工件上。特點(diǎn)和應(yīng)用:①適用于各種脆硬材料，如玻璃、石英、陶瓷、寶石、金剛石及各種半導(dǎo)體材料的加工，也能加工硬質(zhì)金屬材料，如淬火鋼、硬質(zhì)合金等，但生產(chǎn)率低。②工件形狀和工具形狀一致，只要將工具做成一定形狀和尺寸，就可以加工出各種相應(yīng)形狀的型孔、型腔、成形表面雕刻花紋和圖案等。舉例說明電極電位理論在電解加工中有什么具體應(yīng)用？

答案:電極電位理論在研究、分析電解加工中有很重要的作用，具體應(yīng)用在：1）分析電極上電化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物在電解加工時(shí)，在陰陽兩極都有電化學(xué)反應(yīng)，可能參與反應(yīng)的有電極金屬材料、電解液中的有效成分以及水的電離產(chǎn)物H+、OH－。但真正能在電極上完成電化學(xué)反應(yīng)的是什么？則需要應(yīng)用電極電位理論加以分析判斷。即：在陽極上，只有電極電位最“－”的離子才能參與反應(yīng)。2）估計(jì)某種金屬材料電解加工的質(zhì)量和可加工性每一種金屬材料都是由不同元素所組成（真正由單一元素組成的材料極少），而在電解加工時(shí)，人們希望陽極金屬的電解過程是均勻的。只有這樣，加工表面的粗糙度值才會(huì)比較好，加工過程才能平穩(wěn)。如果陽極金屬材料的組成元素其電極電位相差很大，則在電解加工中會(huì)由于一些元素的電極電位較“＋”，而不能及時(shí)溶解，使加工表面形成一些凸出點(diǎn)，造成加工表面粗糙度值增大。更為嚴(yán)重的是這種凸出的質(zhì)點(diǎn)會(huì)造成加工過程的短路、燒損電極，甚至使加工無法進(jìn)行。例如鑄鐵和高碳鋼中有C及Fe3C存在，它們的電極電位高達(dá)+0.37V，而Fe/Fe2+的電極電位僅為－0.59V，因此C及Fe3C在電解加工中幾乎無法被陽極溶解而最終形成凸出質(zhì)點(diǎn)，從而造成鑄鐵、高碳鋼甚至滲碳鋼的電解加工可加工性很差。為什么說電化學(xué)加工過程中的陽極溶解是氧化過程，而陰極沉積是還原過程？

答案:從電化學(xué)過程來說，凡是反應(yīng)過程中原子失去電子成為正離子（溶入溶液）的，稱為氧化，反之，溶液中的正離子得到電子成為中性原子（沉積在陰極上）的稱為還原，即由正離子狀態(tài)還原成為原來的中性原子狀態(tài)。例如在精煉電解銅的時(shí)候，在電源正極上純度不高的銅板上的銅原子在電場(chǎng)的作用下，失去兩個(gè)電子成為Cu2+正離子氧化而溶解入CuCl2溶液，而溶液中的Cu2+正離子在陰極上，得到兩個(gè)電子還原成為原子而沉積在陰極上。以固體激光器為例，試述激光器的基本工作原理。

答案:以固體激光器為例。固體激光器由工作物質(zhì)、光泵、濾光管、冷卻器和諧振腔等組成。①工作物質(zhì)常用紅寶石（輸出可見紅光）、釹玻璃和YAG（摻釹釔鋁石榴石）（均輸出紅外光）等。②光泵使工作物質(zhì)吸收能量發(fā)生粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，即將粒子由低能級(jí)激發(fā)到高能級(jí)，產(chǎn)生受激輻射的受激光源，常用的光泵有脈沖氙燈和氪燈。③光管及冷卻器在光泵設(shè)置濾光玻璃套管，內(nèi)裝重鉻酸鉀濾光液或冷卻水，以便濾去對(duì)工作物質(zhì)有害的紫外光。工作物質(zhì)外也需有冷卻器，對(duì)工作物質(zhì)進(jìn)行冷卻。④聚光器用來將光泵發(fā)出的光能有效地聚集在工作物質(zhì)上，使它獲得充分