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氧化锆陶瓷的磨削加工技术

2024-05-13(108)次浏览

磨削加工作为陶瓷机械加工的主要手段,也是目前氧化锆陶瓷的主要机械加工方法。随着国内外众多学者不断深入和发展,已逐步形成一系列的理论指导,磨削加工方法和手段也在不断的变化和更新。那么大家对于氧化锆陶瓷的磨削加工技术了解多少呢?

  磨削加工作为陶瓷机械加工的主要手段,也是目前氧化锆陶瓷的主要机械加工方法。随着国内外众多学者不断深入和发展,已逐步形成一系列的理论指导,磨削加工方法和手段也在不断的变化和更新。那么大家对于氧化锆陶瓷的磨削加工技术了解多少呢?下面康柏工业小编就带大家一起来看看吧!


氧化锆陶瓷的磨削加工技术


  氧化锆陶瓷的磨削加工技术如下:


  1、延性域磨削加工技术


  延性域磨削技术主要是针对脆性材料而言,致力于追求无损伤的磨削。在磨削脆性材料时,切屑的形成与磨削金属等塑性材料类似,“切屑”通过剪切的形式被磨料从集体上切除下来,磨削后的表面和亚表面没有裂纹形成,也没有脆性剥落时的凹凸不平现象产生,避免了亚表面裂纹的发生,是一种损伤极小的磨削方式,在陶瓷、玻璃、光学和半导体领域有广阔的应用前景。


  技术要点:该技术是主要采用高刚度高分辨率的磨床,通过控制磨削深度,使脆性材料以延性域的模式去除,也就是脆性材料的磨削机制由原来的脆性断裂变为塑性流动,选择合适的磨削参数及砂轮的特性参数,来取得较好的加工表面。


  2、激光预热辅助磨削加工


  氧化锆、氮化硅、氧化铝等工程陶瓷材料强度高、耐磨损、抗腐蚀,其制品后加工一般采用磨削加工,普通的磨削加工工艺生产效率低、成本高、加工复杂形状制件比较困难。近年来出现的加热辅助切削技术是解决难加工材料加工的一种有效方法。目前常用的热源有:等离子电弧、氧乙炔焰和激光等,与其他热源相比,激光光斑尺寸小、能量密度高,并在能量分布和时间特性上有很好的可控性,在加热辅助加工上得到了广泛的应用。


  工艺简述:该方法是将具有足够能量的一束激光聚焦后照射到所加工陶瓷材料的适合部位,对其在较短时间内进行预加热,使陶瓷材料表面发生气化或者熔化促使金相组织变化以及产生相当大的热应力,提高陶瓷材料的断裂韧性,使其发生脆性破坏向塑性变形的转变,从而实现工件表面材料的去除。


  3、ELID镜面磨削技术


  在线电解修整(Electrolyticin-processdressing,ELID)镜面磨削技术是一种低成本高效率的超精密镜面加工技术,广泛应用工程陶瓷、硬质合金、光学玻璃、玻璃陶瓷、单晶硅等超精密加工领域中。对于硬脆材料及难加工材料,ELID镜面磨削技术作为一种高效的镜面加工技术,将取代传统的研磨抛光工艺进行精密镜面加工。


  ELID磨削加工原理:电源正极通过电刷连接到导电砂轮的中心(这可减少电刷的磨损),而电源负极安装到砂轮表面相应的位置,砂轮与负极的间隙在0.1~0.3mm范围内调整,喷嘴中喷出的具有电解功能的磨削液充满正负极间隙之间,在直流脉冲电源的作用下,使整个系统保持电解的状态,使电解砂轮表面的结合剂溶解,自动去除结合剂,露出掩埋的磨粒,这种修整持续进行,保证在加工过程中砂轮始终有突出的磨粒用以维持砂轮的锋利状态,从而使工件表面能有效地达到镜面效果。


  4、超声波磨削加工


  超声波磨削加工主要是利用超声振动的工具,带动工件和工具间的磨料悬浮液,对被加工工件进行冲击和抛磨,使其局部材料被蚀除而成粉末,来达到穿孔切割和研磨、抛光的目的。


  在陶瓷材料磨削加工中通过不同的磨削参数对氧化锆陶瓷进行普通和超声波辅助磨削加工,研究表明普通磨削时,随着砂轮速度的增加,氧化锆陶瓷磨削力明显减少,而超声磨削没有明显变化;超声磨削深度能达到10μm,高于普通磨削近10μm。超声波磨削加工与电火花、电解、激光加工技术相比,既不依赖材料的导电性又没有热物理作用,特别适合氧化锆等硬脆材料的微细加工,正向着高精度、微细化方向发展。


  备注:由于氧化锆陶瓷的制备工艺以及增韧方法不同,制备出的氧化锆陶瓷制品性能及其加工方式也有极大的区别。例如研究人员采用陶瓷复相的方式对氧化锆陶瓷进行增韧处理,因此对这类陶瓷材料的磨削加工会采用其他的加工方式,如激光热应力切割技术,磨料水射流加工,金刚石套料铣削加工,电火花加工等等。


  以上关于氧化锆陶瓷的磨削加工技术就为大家分享到这里,氧化锆陶瓷属于新型陶瓷,具有十分优异的物理和化学性能不仅在科研领域已经成为研究热点,而且在工业生产中到了广泛的应用,是耐火材料、高温结构材料和电子材料的重要原料。此外,它在各种金属氧化物陶瓷材料中,氧化锆的高温热稳定性、隔热性能很好,是目前非常适宜做陶瓷涂层和高温耐火制品。

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