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            氧化鋯陶瓷進行精密加工的方法有哪些?

            發布時間:2022-08-27 瀏覽:3次 責任編輯:深圳康柏新材料科技有限公司

              氧化鋯陶瓷具有陶瓷材料共同的高硬度、高脆性和低斷裂韌性等特點,使陶瓷材料在加工過程中很容易產生變形層、表面/亞表面微裂紋、材料粉末化、模糊表面、相變區域、殘余應力等缺陷限制了陶瓷材料應用范圍的進一步擴展。那么氧化鋯陶瓷進行精密加工的方法有哪些?



              一、氧化鋯陶瓷側梳磨削加工技術


              磨削加工作為陶瓷機械加工的主要手段,也是目前氧化鋯陶瓷的主要機械加工方法。隨著鑫騰輝數控不斷深入和發展,不斷研發氧化鋯陶瓷側梳CNC加工機床以及研發氧化鋯陶瓷側梳的加工方法,磨削加工方法也在不斷的變化和更新。下文將對磨削加工理論及相關工藝進展做簡單整理。


              1、延性域磨削加工技術


              延性域磨削技術主要是針對脆性材料而言,致力于追求無損傷的磨削。在磨削脆性材料時,切屑的形成與磨削金屬等塑性材料類似,“切屑”通過剪切的形式被磨料從集體上切除下來,磨削后的表面和亞表面沒有裂紋形成,也沒有脆性剝落時的凹凸不平現象產生,避免了亞表面裂紋的發生,是一種損傷極小的磨削方式,在陶瓷、玻璃、光學和半導體領域有廣闊的應用前景。


              主要采用陶瓷專用雕銑機和磨床,通過控制磨削深度,使脆性材料以延性域的模式去除,也就是脆性材料的磨削機制由原來的脆性斷裂變為塑性流動,選擇合適的磨削參數及砂輪的特性參數,來取得較好的加工表面。


              兩種脆性材料的去除機理:a脆性斷裂去除,b塑性流動去除


              塑性和脆性是硬脆材料的兩個及基本性質,在常規條件下,硬脆材料其屈服強度與斷裂強度非常接近,因此加工時,磨粒和材料接觸區的應力首先達到斷裂強度,形成裂紋尖端,裂紋尖端擴展形成裂紋,最后斷裂生成磨屑,加工表面損傷嚴重,亞表面殘留一定深度的裂紋,見上圖a。當去除材料的未變形厚度減小到臨界值以下,就會出現脆性延性轉變,磨料和陶瓷材料的接觸區應力首先達到剪切強度極限,產生塑性流動,進而形成切屑,從而實現延性域加工,見上圖b。


              采用粒度為W0.5微粉金剛石砂輪對氧化鋯陶瓷的磨削實驗表明,在砂輪線速度Vs=11.8m/s,進給速度V1=40mm/min,可獲得表面粗糙度Ra=3nm的超光滑鏡面。厚度較小氧化鋯陶瓷工件采用普通磨削時會由于微小震動產生裂紋,而延性域磨削是加工陶瓷材料無損加工的一種方式。


              二、氧化鋯陶瓷側梳磨削加工用金剛石磨具


              氧化鋯陶瓷側梳屬于高硬脆難加工材料,金剛石磨具是其常用的磨削加工工具。按結合劑的不同金剛石砂輪一般可以分為樹脂結合劑金剛石砂、陶瓷結合劑金剛石砂輪和金屬結合劑金剛石砂輪。


              1、樹脂結合劑金剛石砂輪多采用熱固性樹脂,具有固化溫度低、制備相對簡便等優勢,主要用于磨孔、外圓磨及平面磨等。


              2、金屬結合劑金剛石砂輪其結合劑和磨料的結合力強,韌性好,能承受較大的載荷,已經在硬脆材料復雜型面磨削、精密和超精密磨削領域得到了應用。


              3、陶瓷結合劑金剛石砂輪具有較高的彈性模量及較低的斷裂韌性,它的結合強度高于樹脂結合劑金剛石砂輪,自銳性優于金屬結合劑金剛石砂輪,被廣泛應用于加工陶瓷、玻璃、硬質合金等材料。


              


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