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氧化锆陶瓷加工中出现裂纹,是材料本身问题还是工艺问题?

2025-08-29(12)次浏览

  氧化锆陶瓷因高硬度、耐高温、耐腐蚀等特性,在多领域广泛应用,但脆性大导致加工易裂,造成成本增加与使用隐患。裂纹成因涉及材料缺陷和工艺不当,若误判盲目调整会加剧损耗,因此明确两类成因特征与判断方法,是解决加工裂纹问题的关键。那么氧化锆陶瓷加工出现裂纹,究竟是是材料本身问题还是工艺问题?

  氧化锆陶瓷因高硬度、耐高温、耐腐蚀等特性,在多领域广泛应用,但脆性大导致加工易裂,造成成本增加与使用隐患。裂纹成因涉及材料缺陷和工艺不当,若误判盲目调整会加剧损耗,因此明确两类成因特征与判断方法,是解决加工裂纹问题的关键。那么氧化锆陶瓷加工出现裂纹,究竟是是材料本身问题还是工艺问题?一起随康柏工业陶瓷小编来看看吧。




  一、材料本身问题导致裂纹的典型特征


  若裂纹由氧化锆陶瓷材料本身缺陷引发,通常在氧化锆陶瓷加工前或加工初期就有迹象,且裂纹形态与材料内部结构密切相关,具体表现为:


  1.烧结缺陷引发的裂纹


  高温烧结时,升温过快、保温不足、降温不均会使氧化锆陶瓷内部产生孔隙、密度不均或残留内应力。这些缺陷在氧化锆陶瓷加工时形成应力集中点,引发内部延伸型裂纹,刀具接触瞬间,裂纹从内部向外扩散;裂纹断面可见明显孔隙、气泡或分层;同一批次产品易集中出现类似裂纹,且位置无规律。


  2.成分不均或杂质导致的裂纹


  原料混入杂质或氧化锆与稳定剂混合不均,会造成材料局部性能差异。加工时,薄弱区域易产生局部突发性裂纹,仅特定区域开裂,其他区域正常;裂纹断面有异物或色斑区域;调整氧化锆陶瓷加工参数无法改善,裂纹形态固定。


  二、加工工艺不当导致裂纹的典型特征


  工艺问题引发的裂纹,通常与氧化锆陶瓷加工操作、参数设置直接相关,裂纹出现时机与氧化锆陶瓷加工环节同步,且可通过调整工艺改善,具体表现为:


  1.加工参数不合理引发的裂纹


  氧化锆陶瓷硬脆,加工参数进给速度、切削深度、转速不当易因局部应力过大开裂。裂纹呈加工路径跟随型,伴随表面崩边,从加工表面延伸,对参数调整敏感,降低进给速度、切削深度或优化转速可改善。


  2.刀具或设备问题引发的裂纹


  刀具选型错误、磨损,设备精度不足,夹具问题都会引发裂纹。钝刀挤压、硬度不足刀具划伤材料,设备精度差导致受力不均,裂纹无规律;夹具过紧致边缘开裂,松动使材料移位挤压,换高精度设备或调整夹具可解决。


  3.冷却与排屑不当引发的裂纹


  冷却不及时产生热应力裂纹,呈网状或放射状,集中于热量集中区;排屑不畅使切屑挤压表面致裂纹。改善冷却、优化排屑路径可减少裂纹。


  三、精准判断的3个实操方法


  1.空白测试验证材料问题


  取一块未加工的氧化锆陶瓷,用硬度计检测不同区域的硬度(正常氧化锆硬度均匀,约1200-1400HV),或用超声波探伤仪检测内部是否有缺陷。若硬度差异超过10%,或超声波探伤显示内部有异常信号(孔隙、分层),则大概率是材料问题;若材料硬度均匀、内部无缺陷,再进行下一步工艺验证。


  2.参数调整测试验证工艺问题


  选取同一块氧化锆陶瓷的正常区域,分两次加工:第一次用原参数,第二次降低进给速度30%-50%、减小切削深度50%,对比结果。若第二次氧化锆陶瓷加工无裂纹,或裂纹明显减少,则说明原参数不合理,是工艺问题;若两次加工均出现相同裂纹,且裂纹位置、形态一致,则更可能是材料问题。


  3.换件对比测试验证批量性


  若加工多件氧化锆陶瓷,可选取不同批次(不同烧结炉生产)的材料,用相同工艺加工。若仅某一批次出现裂纹,其他批次正常,则大概率是该批次材料的烧结或成分问题;若不同批次材料在相同工艺下均出现裂纹,且调整工艺后改善,则是工艺问题。


  综上所述,氧化锆陶瓷加工裂纹成因判断关键在于结合裂纹特征与可变性。材料引发的裂纹多源于内部,常批量出现且对工艺调整反应迟钝;工艺导致的裂纹与加工路径、参数紧密相关,优化工艺后可明显改善。实际生产时,建议先通过参数调整测试排查工艺问题,若无效,再利用硬度检测、超声波探伤等手段确认材料缺陷,避免资源浪费。此外,材料筛选与工艺优化需结合应用场景性能需求,从根源降低裂纹风险,提升加工成品率与稳定性。

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