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工程陶瓷加工技术的应用及发展

2018/08/17 阅读:

摘要:在航空航天领域以及机械制造领域和能源技术方面,工程陶瓷都有着非常广泛的应用,由于这些领域研究工作的精密性,对工程陶瓷的质量要求也在逐渐的提高,同时也对其加工效率和精度提出了更高的要求。正是基于此,相关研究人员对工程陶瓷加工技术也越来越重视,相关研究工作也在不断地推进。为了更好地促进工程陶瓷加工技术的应用与发展,笔者结合自己的工作实践,对此问题进行探讨,以供参考。

关键词:加工技术;工程陶瓷;应用与发展

一、工程陶瓷常规加工技术

(一)工程陶瓷的车削加工

因工程陶瓷具有属于高抗压强度和高硬度的特征,给这类材料的车削加工造成了非常大的困难,而且在车削过程中会由于金属材料的不同对车削特性造成非常大的影响。刀具的选择是其中重要的一个方面,如果运用高速钢普通刀具对工程陶瓷进行车削,非常容易导致脆性断裂的发生,造成车削工作困难。所以车削此类工程陶瓷,通常运用超硬材料刀具对工程陶瓷予以车削。通过有关实验,选择硬质的合金刀具,对其车削参数以及刀具参数和车削液进行科学选择,能够大大提升车削的水平。车削加工具有较高的车削效率,而且成本投入少,如果将此应用于陶瓷加工将起到重要的作用,对提高工程陶瓷的车削效率意义重大。同时在工程陶瓷材料车削方面加入辅助车削技术也是非常好的一种方法。这种方法通过加热的方式作用于工程陶瓷的材料的部分与整体,使之达到一定温度后在进行车削作业。在这种方式下,工程陶瓷的强度和硬度会随着发生改变,提高材料的可加工性,对提高车削的效果起着重要的作用。

(二)工程陶瓷的磨削加工

在陶瓷加工过程中磨削加工是其中的主导加工技术,现如今主要采用金刚石砂轮进行磨削,有的也利用CBN砂轮。但在实施过程中有动态磨削力会受到陶瓷材料的硬脆性影响,很容易引起早期破坏以及宏观性突发破坏,难以对其表面质量进行控制,降低了磨削率。同时在磨削过程中,经常发生工件崩边以及金刚石刀具磨损的情况发生。这些给工作效率以及质量造成很大的影响,增加了经济成本。随着相关技术的不断发展,高效深磨以及超声振动辅助磨削与ELID磨削等新的加工技术被逐渐的提出。高效深磨即高速深磨,在作业过程中通过超硬磨料砂轮的应用,利用大切深以及高砂轮线速度,加工过程中不对工件的进给速度进行降低,达到切除率的高效化,同时也最大程度的确保加工材料的表面质量,缩减成本投入。同时加工条件对陶瓷材料的磨除机理有着重要影响,同时材料的力学性能以及显微结构对加工技术有的政要的影响。通过大切深在高速超磨削中的应用,对磨削效率表面质量没有他答应性,但会增加磨削效率。对于超声振动辅助磨削集合了磨削加工和超声振动的符合工艺,基于传统磨削的前提下,将超声振动作用于旋转的磨削砂轮轴上,通过二者的协同作用对材料进行撞击以及空化和膨胀等影像,去除材料,对陶瓷表面进行有效加工。同时高频超声振动造成的涨裂作用以及空化作用,能够有效地避免砂轮出现堵塞,保持砂轮的自锐性,增加磨削效率。ELID磨削,该技术由日本Ohmori博士所提出,该技术在应用过程中能够修整金属结合剂的砂轮,能够在砂轮表面保持砂轮的磨粒,确保砂轮能够一直处于锋锐状态。该技术在加工陶瓷材料的过程中,不仅效果显著,而且非常稳定。

二、工程陶瓷的特种加工工艺

(一)水射流加工

该工艺在技工陶瓷材料的过程中不存在热效应具有非常快的切割速度,加工过程中避免了对材料表面形成的热伤与划伤,而且可以避免材料的过多损耗,有效的降低了环境的污染,操作的实施主要是通过工业机器人以及数字控制等进行操作,具有非常高的自动化程度,但该技术也有一定的危险性,主要是因为水压过高所引起,因此导致其使用上有很大的局限性,所以基于该技术有向磨料水射流技术方向进行发展。基于水流射技术在其中将磨料颗粒加入其中,在水射流的基础上增加了磨料的作用,使得作业效果大大增强,而且对切割、除锈以及清砂等工作都可在低压力下完成。工程陶瓷切割效率较高。

(二)超声波加工

随着科学技术的不断提升,在20世纪50年代超声波技术随着发展起来,作为一项特殊的加工技术,该技术具有非常高的技工精度,在加工阶段具有很小的受力,而且可以简单的对机床进行简单操作,便于开展维修,没有材料加工的选择性,因此其应用非常广泛。而且该技术还能够与别的技术进行有效的结合应用,如超声电火花以及超声电解加工等。

(三)电火花加工

该技术是利用导电工件和工具电极之间脉冲性火花放电时,形成的电腐蚀作用,对加工材料进行影响,去除其多余部分,使其表面质量以及形状大小和零件尺寸等符合加工技术的要求。该技术的应用尤其是对于难加工的陶瓷材料和复杂形状工件具有很好的应用效果,实施阶段不需要切削力,不存在刀痕沟纹以及毛刺等情况的出现。与工件材料相比工具电极材料硬度不需要工件材料,就可进行直接加工,提升了作业的自动化水平。然而该项技术应用于陶瓷加工会对材料表面形成变质破坏,有些领域应用此项工作后需要对其进行下一步的清除工作;净化工作液以及实施阶段出现的烟雾污染不能进行快速的处理,相对较为麻烦。该技术的应用会对材料表面造成大的粗糙粒,可以通过超声波以及激光等措施进行表面处理,提升其表面质量。

(四)激光加工

该技术在使用过程中,试讲激光束进行聚焦后对陶瓷加工材料的部位进行适当加工,使其在很短的时间内,增加光能以及热能,熔化与气化材料的加工部位,对材料进行加工和改性以及去除材料的多余部分。该技术能够统一完成表面处理以及切割和打孔等多种工序,便于开展自动化操作,尤其对于陶瓷材料加工具有重要的作用。加工陶瓷材料过程中,通过该技术的应用,能够对其进行切割以及打孔等,并能进行辅助加热,对陶瓷材料的磨削以及车削起到良好的促进作用,对砂轮进行激光监测与修整。同时该技术也存在一定的缺点,倘若没有合适的工艺选择,极可能导致热力过于集中于材料表面,导致材料裂纹的出现,出现碎屑情况,引发大的裂痕产生。

三、结语

在科技水平不断提升的过程中,技工技术也日趋先进,现如今很多先进的技工技术在陶瓷加工中得到了广泛的应用,如超声电火花加工、超声磨削加工、电解电火花加工等,为了实现陶瓷技工技术的更好发展应当综合运用各项技术,提升加工效率与质量,这是今后陶瓷加工技术需要研究重要方向。

参考文献

[1]张磊.硬脆材料异形面超声微精加工工艺研究[D].扬州大学,2016,(09).

[2]冯平法,郑书友,张京京.工程陶瓷加工技术的研究进展[J].制造技术与机床,2016,(05).

作者:肖桂英1;宋久海2 单位:1广东技术师范学院天河学院,2威世瀚威司通(珠海)电子有限公司

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