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(dòng)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(duì)工件進(jìn)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(qiáng)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(dá)到其強(qiáng)度極限時(shí),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(dòng)下對(duì)工件表面的拋磨作用,以及工作液進(jìn)入被加工材料裂縫處,加速機(jī)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(diǎn)產(chǎn)生瞬時(shí)高溫,局部點(diǎn)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(shí)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(huì)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(jī)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(jī)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(qiáng)、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(shí)具有高脆、斷裂韌性低、彈性模量高等特點(diǎn)。因此硬脆性的陶瓷材料很難進(jìn)行銑、刨、磨、拋、鉆孔等加工,同時(shí)高昂的機(jī)加工費(fèi)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(jī)加工費(fèi)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(jì)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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