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        關(guān)于可加工陶瓷材料機械加工技術(shù)的研究

        2016-05-14 16:05:40葉婷
        山東工業(yè)技術(shù) 2016年4期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)

        摘 要:隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,先進的機械加工技術(shù)不斷涌現(xiàn),在現(xiàn)代技術(shù)的支持下,加工質(zhì)量與效率均得到了可靠的保障。對于可加工陶瓷材料而言,其相關(guān)產(chǎn)品在各個領(lǐng)域均扮演著重要的角色,但受材料條件的限制,其加工難度較大。本文以可加工陶瓷材料為研究對象,探討了其機械加工技術(shù),旨在不斷提高陶瓷材料加工的水平。

        關(guān)鍵詞:可加工陶瓷;材料;機械加工;技術(shù)

        DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.041

        0 引言

        隨著社會的發(fā)展,可加工陶瓷材料的應(yīng)用日漸廣泛,其擁有一系列顯著的優(yōu)點,逐漸成為了眾多領(lǐng)域的重要零件。近幾年,各個領(lǐng)域?qū)杉庸ぬ沾刹牧系囊蟛粩嘣龆?,但受其自身特性的影響,如:脆硬性,致使其加工難度相對較大、加工成本偏高。為了充分發(fā)揮可加工陶瓷材料的作用,其機械加工技術(shù)得到了人們的廣泛關(guān)注。本文介紹了可加工陶瓷材料的概況,重點探討了其機械加工技術(shù),旨在解決可加工陶瓷材料的加工問題,使其應(yīng)用更加廣泛。

        1 可加工陶瓷材料的概況

        可加工陶瓷材料是指在正常溫度環(huán)境下,利用普通切削刀具便可加工出所要求的陶瓷材料。根據(jù)其材料,它可以劃分為三種,第一種為可加工玻璃陶瓷,它是由玻璃晶化制成的多晶材料,主要的制備手段有燒結(jié)法與熔融法,其具有良好的電性能與生物活性,在諸多領(lǐng)域均有著較為廣泛的應(yīng)用,如:生物醫(yī)學(xué)、航空航天等;第二種為可加工氧化物陶瓷,它是由氧化物陶瓷材料與稀土磷酸鹽結(jié)合而成的,其擁有一定的高溫穩(wěn)定性,常用燒結(jié)法制備,其最為顯著的特性為高彎曲強度與硬度;第三種為可加工非氧化物陶瓷,它是由原位法制備而成的,具有良好的抗蠕變性能。對于可加工陶瓷材料而言,其具有一系列的優(yōu)點,如:耐高溫、耐酸堿、抗沖擊性等,同時其擁有高精度與較低的制作成本,因此,在各個領(lǐng)域均對其有著較大的需求。為了進一步提高可加工陶瓷材料的質(zhì)量,本文探討了其機械加工技術(shù)的相關(guān)內(nèi)容[1]。

        2 可加工陶瓷材料機械加工技術(shù)

        可加工陶瓷材料的硬脆性,增加了其機械加工的難度,但各個領(lǐng)域?qū)ζ渚?、形狀及質(zhì)量均有著較高的要求,因此,在實際加工過程中,應(yīng)不斷提高其加工效率、控制加工成本、保證加工質(zhì)量,以此推廣此材料的應(yīng)用。根據(jù)可加工陶瓷材料的加工情況可知,應(yīng)改進工具性能、優(yōu)化工藝參數(shù),并且要注重可加工陶瓷材料的選擇。在明確可加工陶瓷材料的基礎(chǔ)上,本文闡述了其機械加工技術(shù),具體內(nèi)容如下:

        2.1 材料去除特性

        一方面,加工表面。在開展切削實驗過程中,以玻璃陶瓷材料為實驗對象,獲得了連續(xù)帶狀切削,其結(jié)果顯示玻璃陶瓷材料擁有良好的加工性。在實驗開展過程中,切削深度設(shè)置為1mm、切削速度設(shè)置為18~60m/min,進給量為0.1mm/r,實驗后,根據(jù)磨削表面可掌握可加工陶瓷的塑性變形痕跡可知,在玻璃陶瓷材料含量增大的情況下,磨削表面痕跡越粗,此時材料去除效果顯著。

        另一方面,去除機理。通過對稀土氧化物復(fù)合陶瓷的壓痕裂紋擴展對比試驗可知,將CePO4加入到Ce-ZrO2中,此時材料裂紋擴展方式出現(xiàn)了明顯的轉(zhuǎn)變,即:裂紋由貫通式長直轉(zhuǎn)變?yōu)殚g斷式彎曲,造成此情況的原因為:CePO4自身具有層片狀斷裂機制,同時,它與Ce-ZrO2結(jié)合后發(fā)生了一定的化學(xué)反應(yīng),此時受加工應(yīng)力的影響,材料隨之出現(xiàn)了眾多淺層微裂紋,此后,微裂紋逐漸成為主要裂紋,在應(yīng)力逐漸增加的情況下,微裂紋進一步增大,并且由間斷轉(zhuǎn)變?yōu)檫B接,從而材料極易被去除[2]。

        2.2 刀具磨損

        在觀察刀具磨損情況時,以云母玻璃陶瓷材料為對象,使用硬質(zhì)合金刀具進行切削,此時的條件主要為:切削深度設(shè)置為2.5mm、切削速度設(shè)置為30.5m/min,進給量為0.2mm/r,通過實驗可知,在切削初級階段,刀具出現(xiàn)了較大的磨損量,其時間較短,而此后,刀具便鈍,其磨損量逐漸減少,并且較為穩(wěn)定。同時,銑削與車削相比,在加工過程中,前者的刀具磨損量明顯大于后者。通過對刀具磨損影響的分析可知,其主要的因素為刀具角度、冷卻條件等。

        對于可加工陶瓷材料而言,其特點為硬度大,在加工過程中,如果僅利用普通刀具加工,不僅刀具磨損量較大、磨損速度較快,同時也影響著零件的尺寸與質(zhì)量,因此,機械加工時應(yīng)選取適合的刀具。通過對普通刀具、高速鋼刀具與硬質(zhì)合金刀具相比,在相同的切削速度及可加工陶瓷材料條件下,硬質(zhì)合金刀具的磨損量相對較小,因此,機械加工時的刀具材料應(yīng)以硬質(zhì)合金為主。

        2.3 加工工藝

        由于刀具角度影響可加工陶瓷材料的切削效果,因此,在實際加工過程中,應(yīng)關(guān)注刀具的參數(shù)及其設(shè)計,經(jīng)切削正交實驗可知,刀具的參數(shù)設(shè)置應(yīng)為:在粗車外圓情況下,刀具前角應(yīng)為-3~0°,而在精車外圓情況下,其前角應(yīng)為0~2°,同時,刀具后角應(yīng)為5°,以此保證加工的空間需求,在上述參數(shù)設(shè)置后,實施機械加工,不僅減少了刀具的磨損量,延長了其使用時間,還保證了加工的質(zhì)量。

        與此同時,可加工陶瓷材料機械加工的工藝參數(shù)設(shè)置也十分關(guān)鍵,它直接影響著零件的質(zhì)量及加工的效率,如果選擇硬質(zhì)合金刀具進行加工,此時其切削速度及進給量均應(yīng)保持低值,以此保持零件與刀具處于低溫狀態(tài),同時也能夠防止表面裂紋的出現(xiàn)。通過可加工玻璃陶瓷實驗研究可知,切削速度應(yīng)小于45m/min、切削深度應(yīng)小于6.5mm、進給量應(yīng)小于0.2mm/r,同時,要結(jié)合機械加工的實際情況,考慮粗車外圓與精車外圓的不同情況,為其設(shè)置適合的切削速度及深度,以此保證加工質(zhì)量,提高刀具的耐用性[3]。

        3 總結(jié)

        綜上所述,隨著可加工陶瓷材料在各領(lǐng)域作用的日漸顯著,對其機械加工的要求不斷提高,為了適應(yīng)各領(lǐng)域的需求,本文介紹了幾種可加工陶瓷材料,并重點闡述了其機械加工技術(shù),相信,隨著可加工陶瓷材料機械加工技術(shù)的改進與優(yōu)化,可加工陶瓷材料的應(yīng)用將更加廣泛。

        參考文獻:

        [1]陸有軍.碳納米顆粒改性碳化硅陶瓷基復(fù)合材料的制備及其性能研究[D].華南理工大學(xué),2014.

        [2]張弘.可加工陶瓷材料機械加工技術(shù)的研究進展[J].黑龍江科技信息,2013(29):148.

        [3]喬國朝.氮化硅陶瓷超聲振動銑磨加工表面完整性研究[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué),2013.

        作者簡介:葉婷(1983-),女,浙江義烏人,碩士,講師,主要從事:機械工廠方面研究。

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