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特种精密陶瓷加工技术的原理

特种精密陶瓷加工技术的原理

特种精密陶瓷加工技术不是利用传统的机械加工方法来切除多余陶瓷材料,而是直接利用电能、热能、光能或者化学能对陶瓷材料进行加工。特种精密陶瓷加工技术对于复杂形状、精密微细的特殊零件有较大的适用性和发展潜力。

精密陶瓷加工.png

根据所使用的能量不同,特种精密陶瓷加工技术可以分为电火花特种加工、激光特种加工、超声特种加工和微波特种加工等。研究陶瓷特种加工技术,不仅可以提高工业精密陶瓷加工产品表面质量和加工精度,也能提高生产效率。

一、电火花特种加工

电火花精密陶瓷加工的原理是:通过导电工件与工具电极之间的脉冲性火花放电,产生局部和瞬间高温,使工件熔化,形成电腐蚀现象,以去除多余材料,达到零件尺寸要求和形状表面质量要求。在电火花加工时,工具电极和工件分别接电源的两板,并浸入工作液中,通过自动调节装置控制工具电极向工件进给,当电极间隙达到一定距离时,产生电火花放热。

电火花特种精密陶瓷加工的优点是:可以加工形状较复杂的陶瓷,加工时无机械力,不会产生毛刺和划痕等缺陷,使用电能加工也便于实现自动化。

电火花加工时要求陶瓷材料必须导电,对于导电性能较好的陶瓷可以直接采用电火花加工。而大部分陶瓷材料都是绝缘的,不能作为电极,这给电火花加工带来了较大的困难。目前,采用电火花进行精密陶瓷加工时多采用辅助电极法,即用金属盘或金属网覆盖于陶瓷绝缘体表面作为辅助电极,也可以通过改变陶瓷材料导电性,即加入适当的成分使其具有导电性,从而实现电火花精密陶瓷加工。

二、激光特种加工

激光特种精密陶瓷加工技术是利用激光作为加工热源,利用激光的聚光性和高能量密度直接辐照在陶瓷的加工部位,这样陶瓷被加工部位会在激光辐照下快速升温,使被加工部位材料局部点熔融或汽化,从而实现陶瓷的精密加工。进行激光精密陶瓷特种加工时,首先使用激光瞬时加热,使陶瓷表面局部软化,再用刀具进行切削,从而获得连续切屑并降低切削力。

三、超声特种加工

超声特种精密陶瓷加工技术是指在加工工具或加工材料上施加超声波振动,在工具与工件之间加入研磨液,并以较小的压力使工具与工件相贴压。加工时,超声振动的存在会迫使研磨液中悬浮的磨粒以很大的速度不断撞击被加工表面,从而产生材料去除效果,实现陶瓷的精密加工。

在精密陶瓷加工时辅以超声加工技术,可有效地控制成本,提高加工效率,确保陶瓷工件具有良好的性能与质量水平。

四、微波特种加工

微波精密陶瓷加工是使用电磁波能量穿透介质材料,并传送到陶瓷内部,从而使物体内各分子互相碰撞和摩擦,使物体发热、熔融甚至汽化,进而实现陶瓷材料的去除。

微波加热具有热应力小、效率高、加热速度快的特点,广泛地应用于陶瓷刻蚀和精密加工。利用微波进行特种精密陶瓷加工时,通常首先通过微波产热使陶瓷材料局部熔融,再辅助刀具切削装置进行机械加工,从而提高陶瓷的可加工性,实现精密加工。

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