Độ chính xác ở những vật liệu cứng nhất: Hướng dẫn gia công gốm sứ tiên tiến

Vật liệu gốm tiên tiến có độ cứng cạnh tranh với kim cương, tạo ra một thách thức hấp dẫn: Làm thế nào để chế tạo vật liệu cứng hơn hầu hết các công cụ cắt?Câu trả lời nằm trong các quy trình chuyên biệt đã phát triển để cung cấp độ chính xác ở mức độ micron trong các vật liệu đặc biệt cứng.

Mặc dù các công nghệ hình thành gần như hình dạng lưới, hầu hết các thành phần gốm chính xác đòi hỏi phải gia công để đạt được:

• Khoan dung kích thước chặt chẽ(± 0,001" hoặc tốt hơn)

• Các kết thúc bề mặt cụ thể(tại mức thấp như Ra 0,1μm)

• Các đặc điểm phức tạpkhông thể trong hình thành xanh

• Giao diện lắp rápvới các thành phần khác

Việc nghiền kim cương loại bỏ vật liệu thông qua mài mòn thay vì cắt.

• Công cụ:Các bánh bao trùm bằng kim cương (chất nhựa, kim loại hoặc liên kết thủy tinh)

• Khả năng:Bề mặt phẳng, đường kính bên ngoài, khe và đường viền đơn giản

• Xét bề mặt:Ra 0,1-0,8 μm có thể đạt được

• Độ khoan dung:Thông thường ± 0,0005 " đến ± 0,005 "

• Tốt nhất cho:Alumina, zirconia và hầu hết các loại gốm oxit

Trung tâm gia công được điều khiển bằng máy tính sử dụng công cụ kim cương.

• Các quy trình:Sơn, khoan, xoắn bằng công cụ kim cương polycrystalline (PCD)

• Khả năng:Hình học 3D phức tạp, các sợi (miễn hạn), các tính năng phức tạp

• Hạn chế:Mất dụng cụ cao hơn, chậm hơn máy gia công kim loại

• Tốt nhất cho:Các nguyên mẫu, sản xuất khối lượng nhỏ đến trung bình

Sử dụng năng lượng laser tập trung để làm bay hơi hoặc nóng chảy vật liệu gốm.

• Loại:Nd:YAG, CO2, laser sợi

• Ưu điểm:Không bị mòn công cụ, hình dạng phức tạp, căng thẳng cơ học tối thiểu

• Những thách thức:Khu vực bị ảnh hưởng bởi nhiệt, khả năng nứt vi mô, cắt giảm

• Tốt nhất cho:Vật gốm mỏng (< 3mm), các mẫu phức tạp, khoan lỗ nhỏ

Kết hợp rung động siêu âm với bùn mài.

• Quá trình:Công cụ rung động ở 20-40 kHz trong khi các hạt mài mòn xói mòn vật liệu

• Ưu điểm:Không bị tổn thương nhiệt, tuyệt vời cho vật liệu cứng / mỏng

• Hạn chế:Loại bỏ vật liệu chậm, mặc công cụ

• Tốt nhất cho:Gốm không dẫn điện, lỗ sâu, khoang phức tạp

1. Thiết kế thiết bị:Hỗ trợ cứng để ngăn chặn sự rạn nứt do rung động

2. Chiến lược chất làm mát:Làm mát thích hợp ngăn ngừa sốc nhiệt và loại bỏ các mảnh vỡ

3. Tối ưu hóa tham số:Tốc độ, tốc độ và độ sâu cắt cụ thể cho từng vật liệu

4. Quản lý công cụ:Lịch điều chỉnh và thay thế công cụ kim cương

5. Kiểm tra trong quá trình:đo thường xuyên để bù đắp cho việc mòn công cụ

Hiểu những gì làm tăng chi phí giúp trong các quyết định thiết kế:

• Sự khoan dung chặt chẽ:Tăng chi phí theo cấp số nhân dưới ± 0,001"

• Xét bề mặt:Làm bóng thêm thời gian đáng kể

• Tính năng phức tạp:Các lỗ nhỏ, lỗ sâu, tường mỏng

• Độ cứng vật liệu:Các vật liệu cứng hơn làm giảm tuổi thọ của công cụ

• Kích thước lô:Kinh tế quy mô hạn chế so với kim loại

1. Bộ điều khiển điện tử dây cho gốm điện dẫn:Silicon carbide có thể được cắt bằng dây EDM

2. Máy phun nước mài:Đối với gốm mỏng hơn, vùng chịu ảnh hưởng nhiệt tối thiểu

3. Máy gia công trầy bọc bằng băng:Kỹ thuật mới làm giảm thiệt hại dưới bề mặt

4. Các quy trình lai:Kết hợp laser pre-scoring với tách cơ khí

Kiểm tra sau chế biến là rất quan trọng:

• Kiểm tra kích thước:CMM, máy so sánh quang học, máy quét laser

• Tính toàn vẹn bề mặt:Viêm vi mô cho các vết nứt vi mô, đo độ thô

• Kiểm tra không phá hủy:Siêu âm, thuốc nhuộm, kiểm tra tia X

• Kiểm tra chức năng:Kiểm tra phù hợp, hiệu suất trong điều kiện mô phỏng

1. Giảm thiểu bề mặt máy:Thiết kế để sử dụng bề mặt đốt cháy khi có thể

2. Tiêu chuẩn hóa các tính năng:Kích thước lỗ, bán kính và độ khoan dung nhất quán

3. Cho phép tồn kho đầy đủ:0.010-0.020" mỗi bên để nghiền

4. Xem xét truy cập máy:Đảm bảo các công cụ có thể tiếp cận tất cả các tính năng

5. Hoạt động trình tự:Các tính năng thiết kế có thể được gia công theo thứ tự hợp lý

Một nhà sản xuất cần 500 mặt niêm phong silicon carbide với:

• Độ phẳng: < 0,0001" trên đường kính 3"

• Kết thúc bề mặt: Ra < 0,05μm

• Sự song song: < 0,0002 "

Giải pháp:Quá trình nhiều giai đoạn kết hợp:

1. Sắt kim cương để thiết lập hình học cơ bản

2. Đánh vét chính xác bằng các hợp chất kim cương mịn dần

3. Làm bóng cuối cùng bằng silic colloidal

4. Lạm ảnh hưởng laser trong quá trình để xác minh tính phẳng

Kết quả:98Tỷ lệ năng suất 0,5%, vượt quá tiêu chuẩn ngành 85-90%.

Việc gia công gốm thành công cân bằng khoa học vật liệu, kỹ thuật cơ khí và tối ưu hóa quy trình.Hợp tác với các chuyên gia hiểu cả các vật liệu và các quy trình gia công đảm bảo các thành phần đáp ứng cả các yêu cầu về hiệu suất và hạn chế ngân sách.

Chuyên gia Insight:"Các thành phần gốm hiệu quả nhất về chi phí thường không phải là rẻ nhất để máy, nhưng một trong những thiết kế từ đầu với việc gia công trong tâm trí".