Los materiales cerámicos tienen buena resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, alta resistencia y alta dureza, y son excelentes materiales de alto rendimiento. Con el desarrollo de la ciencia de los materiales cerámicos, se han introducido cada vez más tecnologías de preparación y las propiedades de los materiales cerámicos se han mejorado gradualmente. Los materiales cerámicos se pueden utilizar en campos de alta tecnología como la exploración espacial y el sector aeroespacial.
Los átomos de los materiales cerámicos se combinan mediante enlaces covalentes y enlaces iónicos, mientras que los átomos de los materiales metálicos se combinan mediante enlaces metálicos, por lo que los materiales cerámicos y los materiales metálicos tienen propiedades completamente diferentes. Los materiales cerámicos tienen una gran resistencia a la deformación bajo esfuerzo cortante a temperatura ambiente y tienen una alta dureza. Dado que los cristales cerámicos están compuestos de cationes y aniones y los enlaces químicos entre ellos, los enlaces químicos son direccionales, la densidad de empaquetamiento atómico es baja y el espacio atómico es grande, lo que hace que la cerámica sea muy frágil y cause muchos defectos durante el procesamiento, por lo que es típico Materiales difíciles de procesar. Es muy importante desarrollar una tecnología de procesamiento eficiente y de bajo costo.
1. Tecnología de procesamiento de torneado y rectificado de materiales cerámicos
Los materiales cerámicos son extremadamente frágiles y parece difícil conectar la cerámica con el torneado. Sin embargo, los experimentos de indentación en materiales cerámicos muestran que aún se puede lograr un mecanizado dúctil de materiales cerámicos si se seleccionan los ángulos de herramienta de diamante y los parámetros de corte adecuados. Experimentos relevantes también muestran que los materiales cerámicos se pueden procesar con materiales de herramientas superduros. Los experimentos de Li Xiangfan sobre torneado de ultraprecisión de materiales cerámicos muestran que el carburo W-Co se puede utilizar para procesar piezas cerámicas. Hara Akio de Japón utilizó herramientas de diamante policristalino para tornear cerámicas de Al2O3 y Si3N4. En la actualidad, las herramientas de diamante se utilizan principalmente para tornear materiales cerámicos. Las herramientas de diamante monocristalino son superiores a las herramientas de diamante policristalino en términos de rendimiento de afilado. Todas son de microcorte, con una baja tasa de eliminación, y la calidad y precisión del procesamiento son difíciles de garantizar, y se necesita más investigación.
La molienda puede cumplir con los requisitos de procesamiento de metales duros, por lo que también puede convertirse en el principal método de procesamiento de materiales cerámicos, y su precisión y eficiencia son relativamente moderadas. Las muelas abrasivas de diamante se utilizan generalmente para moler materiales cerámicos. Cuando la muela abrasiva de diamante muele materiales, los granos abrasivos cortan la pieza de trabajo cuando el valor de presión excede el. límite de resistencia del material cerámico, se tritura y se convierte en escombros. Al mismo tiempo, cuando los granos abrasivos cortan la pieza de trabajo, debido a la acción de la tensión de compresión y el calor de fricción, el material debajo de los granos abrasivos producirá un flujo plástico local y formará una capa de deformación. La capa de deformación desaparecerá de la pieza de trabajo debido a la desaparición de la tensión y se desprenderá para formar virutas. Observando la cerámica desde el mecanismo de formación de virutas
El método de eliminación del material aún es frágil. Una gran cantidad de defectos de procesamiento permanecen en la superficie después del pulido, por lo que el procesamiento profundo se vuelveProceso necesario. Para reducir el costo del procesamiento profundo, en los últimos años se ha propuesto el concepto de rectificado de dominio dúctil. El objetivo principal del rectificado de dominio dúctil es mejorar la calidad de la superficie de rectificado y adoptar tecnologías como el ajuste de la disposición de los granos abrasivos y el rectificado de precisión para lograr un procesamiento eficiente y preciso de materiales cerámicos. La molienda de materiales cerámicos también presenta problemas como el desgaste y la obstrucción de las muelas y la baja eficiencia del procesamiento. Estos problemas requieren más investigación.
2. Tecnología de procesamiento especial de materiales cerámicos
El procesamiento ultrasónico consiste en aplicar vibración ultrasónica a la herramienta de procesamiento o al material a procesar, agregar abrasivo líquido o pasta abrasiva entre la herramienta y la pieza de trabajo y presionar la herramienta contra la pieza de trabajo con una pequeña presión. Durante el procesamiento, debido a la vibración ultrasónica entre la herramienta y la pieza de trabajo, las partículas abrasivas suspendidas en el fluido de trabajo se ven obligadas a golpear y pulir continuamente la superficie a procesar a una velocidad y aceleración muy altas, junto con los efectos de cavitación y sobrepresión. en el área de procesamiento, lo que produce un efecto de eliminación de material. El procesamiento ultrasónico es más adecuado para la fragilidad de la superficie de los materiales cerámicos. La calidad de la superficie procesada por este método es mejor y es fácil realizar la automatización del procesamiento. Sus desventajas son la baja eficiencia de procesamiento y la baja vida útil de la herramienta.
El procesamiento láser de materiales cerámicos utiliza un rayo láser con una densidad de energía extremadamente alta para irradiar la superficie del material cerámico. La energía luminosa es absorbida por la superficie cerámica y parte de la energía luminosa se convierte en energía térmica, lo que provoca la temperatura local. aumentar rápidamente, causando fusión e incluso vaporización para formar hoyos. A medida que se continúa absorbiendo energía, el vapor en las fosas se expande rápidamente, expulsando el material fundido a alta velocidad y generando una onda de choque altamente direccional, de modo que el material se erosiona bajo la acción de altas temperaturas, fusión, vaporización e impacto. El procesamiento con láser es eficiente y respetuoso con el medio ambiente, pero el gradiente de temperatura en la superficie del punto de luz puede formar fácilmente microgrietas en la superficie de los materiales cerámicos, y el equipo láser es costoso y el costo de uso es alto.
El mecanizado por descarga eléctrica elimina principalmente materiales mediante fusión a alta temperatura y vaporización generada por la descarga entre electrodos. La electroerosión es adecuada para procesar materiales conductores. Debido a que los materiales cerámicos son aislantes eléctricos, se deben adoptar procesos especiales. Un método de electroerosión de alto voltaje implica colocar una pieza de trabajo de material cerámico aislante entre un electrodo puntiagudo y un electrodo plano. Se aplica un voltaje alto de CC o CA entre los dos electrodos, lo que hace que el medio cerca del electrodo afilado se rompa y provoque erosión por descarga luminosa. Otro método de procesamiento consiste en presionar una malla metálica delgada sobre la pieza de trabajo de cerámica delgada como electrodo auxiliar. El electrodo auxiliar y el electrodo de herramienta se conectan a los electrodos positivo y negativo de la fuente de alimentación de pulso respectivamente y se colocan en el fluido de trabajo de aceite. Cuando se aplica el voltaje del pulso entre los dos polos, se genera una descarga de chispa entre la herramienta y el electrodo auxiliar cuando la chispa eléctrica pasa a través del electrodo auxiliar en la pieza de trabajo, debido a la gasificación, inyección o pulverización catódica del material metálico;Estas funciones hacen que la superficie de las piezas cerámicas sea conductora y el procesamiento pueda continuar. Otro método de procesamiento consiste en recubrir la superficie de la cerámica con materiales conductores para el procesamiento por electroerosión. El mecanizado por descarga eléctrica todavía enfrenta problemas como la baja eficiencia del procesamiento y la dificultad para garantizar la calidad de la superficie mecanizada, que requieren más investigación.
3. Tecnología auxiliar de torneado y rectificado de procesamiento especial
La eficiencia del procesamiento de torneado y rectificado es relativamente alta, pero sus requisitos para las herramientas son muy altos y la calidad de la superficie de los materiales cerámicos es difícil de garantizar y también es difícil procesar piezas cerámicas formadas. Para mejorar la precisión del procesamiento y la gama de procesamiento de materiales cerámicos, la introducción de tecnología de procesamiento especial en torneado y rectificado logrará una mayor eficiencia de procesamiento y calidad de superficie al mismo tiempo.
La molienda ultrasónica consiste en aplicar vibración de frecuencia ultrasónica a la herramienta o pieza de trabajo mientras se rectifica, aprovechando al máximo la vibración de alta frecuencia y la cavitación de las ondas ultrasónicas para eliminar materiales. El método de molienda ultrasónica es más adecuado para el procesamiento de materiales cerámicos. La eficiencia aumenta gradualmente a medida que aumenta la fragilidad del material. La tecnología de rectificado ultrasónico puede reducir significativamente la temperatura de rectificado, aumentar la vida útil de la muela y mejorar la precisión del procesamiento y la calidad de la superficie.
La tecnología de torneado asistido por láser irradia luz láser sobre el material cerámico cerca de la herramienta. Durante el proceso de torneado del material cerámico, el área de corte del material se suaviza por la alta temperatura generada por el láser, lo que reduce la resistencia al corte. el material cerámico y aumenta la ductilidad de procesamiento del material cerámico. De este modo, se logra un procesamiento dúctil eficiente de materiales cerámicos.
La tecnología de molienda electrolítica en línea introduce la tecnología de electrólisis en el proceso de molienda y utiliza una cantidad limitada continua de electrólisis para erosionar la unión metálica en la superficie de la muela, revistiendo así la muela para lograr el propósito de exponer continuamente granos abrasivos en micropolvo. . La tecnología de electrólisis en línea es el resultado de una investigación del Instituto Japonés de Física y Química, y el procesamiento de materiales cerámicos puede alcanzar el nivel de procesamiento de ultraprecisión.
4. Tendencia de costos
Con los continuos avances y avances en la tecnología de procesamiento de materiales cerámicos, la eficiencia de la producción ha mejorado significativamente y los costos de procesamiento de cerámica también han seguido disminuyendo.
5.Conclusión
&nortebsp; La amplia aplicación de materiales cerámicos en campos de alta tecnología ha impulsado la investigación sobre su tecnología de procesamiento. Los materiales cerámicos tienen una alta dureza y fragilidad, por lo que es difícil procesarlos utilizando la tecnología tradicional de torneado y rectificado. Sin embargo, la tecnología de procesamiento especial es eficiente y de bajo costo, por lo que el método de combinar la tecnología tradicional de torneado y rectificado con tecnología de procesamiento especial será el método. Método más popular para el procesamiento de cerámica en el futuro. Tendencias en la investigación tecnológica.
