氧化锆陶瓷具有许多优点,在工业和日常应用中被广泛使用。然而,由于其高难度,加工相对具有挑战性。最初,氧化锆陶瓷材料只能通过研磨加工,因为其独特的物理和机械性能。随着加工技术的进步,类似于金属加工的各种技术现在可以用于加工陶瓷材料。
这里是对氧化锆陶瓷实际加工方法的深入了解:
切割处理
切割是金属加工中最常用的方法,陶瓷也有类似的加工技术。
切割氧化锆陶瓷适用于半烧和全烧陶瓷。
对于半烧陶瓷,切割的目的是将完全烧结陶瓷的加工余量最小化,从而提高加工效率并降低成本。
磨削和抛光
这种方法主要用于氧化锆陶瓷的表面处理。
磨削和抛光是一种超精密加工方法,利用自由磨料精细地去除表面材料。
在陶瓷材料的超精密加工和精加工中,特别是在用于陶瓷轴承的陶瓷球的精密加工中,研磨和抛光是必不可少的。
骏捷陶瓷可以在氧化锆陶瓷上实现镜面光洁度,许多此类产品已经交付给客户。
ELID Grinding -> ELID磨削
ELID(Electrolytic In-Process Dressing)磨削是一种新型的磨削工艺。
该原则涉及在磨削过程中使用电解来修整金属结合的砂轮。在研磨轮和工具电极之间倒入电解研磨液,并施加脉冲直流电。这个过程逐渐通过阳极溶解去除金属粘结剂,暴露砂轮表面的磨料颗粒,以保持其在磨削过程中的锋利度。
尽管这种先进的工艺尚未被广泛应用,但它在处理氧化锆陶瓷方面表现出显著的优势。
基于可塑性的处理
传统的材料去除方法通常涉及脆性或塑性去除机制。
脆性材料的去除是通过裂纹传播和交叉而发生的,而塑性去除涉及剪切切屑以产生材料流动。对于金属来说,塑性切削机制很容易实现。然而,工程陶瓷和光学玻璃等脆性材料在传统加工方法下往往导致脆性去除,从而导致表面质量较差。
在陶瓷加工中,非常浅的切削深度可以实现塑性去除,将去除机制从脆性断裂转变为塑性变形。
超声波处理
超声波加工涉及将超声波振动应用于工具或工件,同时在工具和工件之间引入液体或糊状磨料。
用轻压,工具压在工件上以实现材料去除。
处理氧化锆陶瓷的关键问题
高成本、低效率和有限精度
尽管有各种方法可以加工氧化锆陶瓷,但材料的高硬度使加工成本高昂、效率低下且不够精确。
半烧或煅烧氧化锆陶瓷通常在烧结后采用切割方法进行粗加工,而磨削则用于精加工。
大处理容量
根据具体的氧化锆陶瓷应用情况,加工可能会完全绕过,直接对烧结体进行磨削,以实现设计精度。
虽然氧化锆陶瓷的加工步骤与金属零件类似,但陶瓷的加工余量要大得多。
半烧或煅烧陶瓷常常面临强度不足、表面缺陷或夹持不良等问题,这些问题会阻碍达到期望的最终形状。
由于烧结过程中收缩不均匀,粗加工尺寸不得接近最终尺寸,需留有充分余量进行精加工。
对于金属来说,精加工余量通常在几分之一毫米以内,考虑到热处理或表面氧化。相比之下,氧化锆陶瓷需要几毫米甚至超过十毫米的余量,大大降低了生产效率并增加了生产成本。
高昂的工装成本
切削工具的成本是氧化锆陶瓷加工中的一个重要问题。切削需要昂贵的烧结金刚石或CBN(立方氮化硼)工具,而金刚石砂轮主导精加工。
氧化锆陶瓷的工具成本比金属切削工具高出几十到几百倍。
氧化锆陶瓷的强度对加工条件非常敏感,这使得高效加工难以实现。因此,氧化锆陶瓷的整体加工成本远高于传统材料。