陶瓷材料的加工

陶瓷材料的超聲波加工
        超聲波加工就是利用振動頻率超過16 000 Hz的工具頭,產(chǎn)生0.01~0.1?的振幅,通過懸浮液磨料對工件進行加工使其成形的一種加工方法。懸浮液磨料以極高的速度強力沖擊加工表面,在被加工表面造成很大的局部單位面積壓力,使工件局部材料發(fā)生變形,當(dāng)達到其強度極限時,材料將發(fā)生破壞而變成粉末被打擊下來,這是超聲波加工工件的主要作用。其次還有懸浮液磨料在工具頭高頻振動下對工件表面的拋磨作用,以及工作液進入被加工材料裂縫處,加速機械破壞的作用。

陶瓷材料的激光加工
        激光加工是利用高能量密度(108~ 1010w/cm2)的均勻激光束作為熱源,在加工陶瓷材料表面局部點產(chǎn)生瞬時高溫,局部點熔融或汽化而去除材料。激光加工是一種無接觸、無摩擦式加工技術(shù),加工過程中不需模具,通過控制激光束在陶瓷材料表面的聚焦位置,實現(xiàn)三維復(fù)雜形狀材料的加工。一般激光鉆孔和切割所需激光功率為150W~15kW。但同放電加工一樣,由于陶瓷材料熱導(dǎo)率低,高能束可能會在材料表面產(chǎn)生熱應(yīng)力集中,形成微裂紋、大的碎屑、甚至材料斷裂。

陶瓷材料的復(fù)合加工
        復(fù)合加工通常具有較高的材料去除率和或加工質(zhì)量,是當(dāng)前機械加工技術(shù)發(fā)展趨勢之一。目前陶瓷復(fù)合加工的方法很多,如電解電火花復(fù)合磨削、磁力研磨拋光、超聲機械磨削、電解電火花線切割、超聲電火花復(fù)合加工和充氣電解放電復(fù)合加工等。這些復(fù)合加工方法通常能獲得較好的加工質(zhì)量或較高的加工效率,因此陶瓷的復(fù)合加工是解決陶瓷材料加工問題的最有效的途徑。
        陶瓷材料具有輕質(zhì)、高強、超硬、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)良特性。但由于其同時具有高脆、斷裂韌性低、彈性模量高等特點。因此硬脆性的陶瓷材料很難進行銑、刨、磨、拋、鉆孔等加工,同時高昂的機加工費用和較差的加工精度也限制了其作為工程材料在航天航空、石油化工、儀器儀表等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。通常精密陶瓷零部件的機加工費用甚至約占總成本的90%。通常利用復(fù)相增韌、組分搭配、結(jié)構(gòu)設(shè)計等制備技術(shù)，在盡可能少犧牲力學(xué)性能的前提下提高材料的可加工性能。

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