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结构陶瓷材料机械加工主要问题

结构陶瓷材料(Ceramics)是一种通过高温烧结而成的无机非金属材料,具有耐高温、耐腐蚀、损及抗热冲击等优点。近年来,随着结构陶瓷材料增韧强化技术的进步以及机械加工方法的开发,结构陶瓷材料的应用范围迅速扩大。
1.加工方法
加工方法中,机械加工方法的,因而在工业上获得广泛应用,特别是金刚石砂轮磨削、研磨和抛光较为普遍。切割时大多用金刚石砂轮进行磨削切割,打孔时按照不同孔径分别进行超声波加工、激光、研磨或磨削方式加工。
2.结构陶瓷材料加工的主要问题
结构陶瓷材料加工虽然有许多方法,但加工成本高,加工效率低,加工精度差。其主要原因之一是结构陶瓷材料的硬度非常高相对比较脆。
对于结构陶瓷材料,未烧体或焙烧体主要用切削加工进行粗加工,烧结后用磨削进行精加工。
根据使用要求不同,也可以不经加工,直接磨削加工烧结体使之达到设计精度。
就加工过程来说,结构陶瓷材料与金属零件是相似的,但结构陶瓷材料的加工余量则大得多。未烧体或焙烧体结构陶瓷材料粗加工时,易于出现强度不足或表面加工缺陷问题,或由于装卡不充分等原因,而不能获得所要求的终加工形状。由于烧结时不能保持收缩均匀,在粗加工时就要使尺寸不要太靠近终尺寸,所以留有的精加工的余量就大。对于金属加工,精加工余量如考虑热变形和热处理产生的黑皮,则应尽可能留百分之几毫米。对结构陶瓷材料加工来说,精加工余量则需有几毫米甚至十几毫米。加工余量大,生产率降低,生产成本升高。
结构陶瓷材料加工的另一个问题是加工刀具费用大。结构陶瓷材料的切削加工需使用的烧结金刚石、CBN刀具,精加工也是以金刚石砂轮为主,因此刀具费用要高出金属切削所用刀具数十倍至百倍。此外,结构陶瓷材料的强度对于加工条件是敏感的,难于实现加工。
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