文档介绍：特种加工技术
电子束加工
电子束加工
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电子束加工是以高能电子束流作为热源,对工件或材料实施特殊的加工,是一种完全不同于传统机械加工的新工艺。按照电子束加工所产生的效应,可以将其分为两大类:电子束热效应和电子束化学效应
电子束热效应是将电子束的动能在材料表面转化成热能,以实现对材料的加工。电子由电子枪的阴极发出,通过聚束极汇聚成电子束,在电子枪的加速电场作用下,电子的速度被提高到接近或达到光速的一半,具有很高的动能。电子束再经过聚焦线圈和偏转线圈的作用,汇聚成更细的束流。当电子束轰击材料时,电子与金属碰撞失去动能,大部分能量转化成热能,使材料局部区域温度急剧上升并且熔化,甚至气化而被去除,从而实现对材料的加工。
电子束化学效应是利用电子束代替常规的紫外线照射抗蚀剂以实现曝光。电子束曝光原理是先在待加工材料表面,涂上具有高分辨率和高灵敏度的化学抗腐蚀涂层,然后通过计算机控制电子束成像电镜及偏转系统,聚焦形成高能电子束流,轰击涂有化学抗腐蚀涂层的材料表面,形成抗腐蚀剂图形,最后通过离子注入、金属沉淀等后续工艺将图形转移到材料表面。
电子束镀膜
电子束焊接
电子束熔炼
电子束热处理
1)扫描电子束曝光,用电子束按所需的图形,以微机控制进行扫描曝光,其特点是图形变换的灵活性好,分辨率高;
2)投影电子束曝光,这是一种大面积曝光法,由光电阴极产生大面积平行束进行曝光,其特点是效率高,但分辨率较差;
3)软X射线曝光,软X射线由电子束产生,是一种间接利用电子束的投影曝光法。电子束化学加工方法是先在待加工材料表面涂上具有高分辨率和高灵敏度的化学抗腐蚀涂层,然后通过计算机控制电子束成像电镜及偏转系统,聚焦形成高能电子束流,轰击涂有化学抗腐蚀涂层的材料表面,形成抗腐蚀剂图形,最后通过离子注入、金属沉淀等后续工艺将图形转移到材料表面。
1)高功率密度属非接触式加工,工件不受机械力作用,很少产生宏观应力变形,同时也不存在工具损耗问题。
2)电子束强度、位置、聚焦可精确控制,电子束通过磁场和电场可在工件上以任何速度行进,便于自动化控制。
3)环境污染少适合加工纯度要求很高的半导体材料及易氧化的金属材料。
4) 加工速度快,,切割1毫米厚的钢板速度可达240毫米/分。
5) 设备的使用具有高度灵活性,并可使用同一台设备进行电子束焊接、表面改善处理和其他电子束加工;
6) 电子束加工是在真空状态下进行,对环境几乎没有污染;
7) 对于各种不同的被处理材料,其效率可高达 75%~98% ,而所需的功率则较低;
8. 能量的发生和供应源可精确地灵活移动,并具有高的加工生产率;
9) 可方便地控制能量束,实现加工自动化;