Обработка глиноземной керамики: подробное объяснение.

Обработка глиноземной керамики

Механическая обработка не ограничивается только приданием формы металлам и пластмассам; она также может применяться к различным керамическим материалам с использованием специализированного инструмента и соответствующих параметров обработки. Алюминиевая керамика — распространенный материал для механической обработки керамики, широко используемый, в частности, для производства полупроводниковых изделий, изоляторов и медицинских компонентов.

Эта высокоэффективная керамика изготавливается из композиций с добавками и оксидом алюминия (Al₂O₃). В машиностроении и производстве она известна своей высокой твердостью, износостойкостью и химической стойкостью, прочностью на сжатие и изоляционными свойствами.

Поскольку это нерегулярный материал, при обработке керамики из оксида алюминия необходимо учитывать ряд специфических факторов, начиная от свойств сырья и оснастки и заканчивая постобработкой.

Эта статья обсудит Как производится оксид алюминия?его свойства, соображения относительно Керамическая обработка с ЧПУа также приложения в различных секторах.

Итак, начнем.

Свойства керамики из оксида алюминия 

Оксид алюминия 

Оксид алюминия, или алюмокерамика, — это высокоэффективный материал, обладающий превосходной прочностью, твердостью, термической стабильностью, химической нейтральностью, электроизоляционными свойствами и долговечностью. Он способен стабильно работать при температуре до 1600°C, выдерживая термические удары.

Давайте рассмотрим приведенный ниже список, чтобы понять свойства оксида алюминия:

• Механическая силаОксид алюминия известен своей высокой прочностью на изгиб и сжатие, а также способностью выдерживать высокие напряжения без разрушения. 
• Твердость и износостойкость: Твердость оксида алюминия составляет > 1500 HV (шкала Виккерса)а также он устойчив к износу и истиранию.
• Предел прочности на разрыв: Оксид алюминия обладает умеренной прочностью на растяжение (до 300 МПа) и является хрупким материалом, что представляет собой существенный недостаток для многих применений. 
• Теплоизоляция: Оксид алюминия препятствует передаче тепла и сохраняет свои механические свойства даже при повышенных температурах.
• Электрическая изоляция: Он не проводит электричество и поглощает электрические разряды высокого напряжения. Диэлектрическая прочность оксида алюминия составляет 10–35 кВ/мм.
• Химическая нейтральность: Оксид алюминия нейтрален по отношению к агрессивным кислотам, щелочам и растворителям даже при высоких температурах, что является преимуществом в химической промышленности.
• Биосовместимый и немагнитный: Оксид алюминия безопасен для использования в стоматологии и медицине. Кроме того, его немагнитные свойства делают его подходящим для чувствительной электроники.

Как производится оксид алюминия? Концепция и метод изготовления керамики.

Производство глинозема

Для начала давайте рассмотрим состав Как изготавливается керамика из оксида алюминияОсновным компонентом является порошок оксида алюминия (Al₂O₃), обычно составляющий от 90 до 99% композиции. Впоследствии к порошку также добавляют связующие вещества и добавки. Тип смешиваемых элементов (связующие вещества, добавки, смазки и т. д.) зависит от технологии производства глинозема и требуемого качества. Далее, существует три основных метода изготовления керамики из оксида алюминия: Изостатическое прессование, экструзия и формование. 

Изостатическое прессование 

Этот метод включает в себя прессование заполненной смесью (загрузочной) резиновой формы со всех сторон, прессование внутренней загрузочной смеси и придание ей желаемой формы. При этом в процессе используется гидростатическое давление. После завершения прессования керамика отправляется на удаление связующего вещества и спекание.

Экструзия 

При экструзии смесь оксида алюминия, смешанная со связующими веществами и термопластичными пластификаторами, подается в полость экструзионной матрицы с помощью шнека или других механизмов. Этот метод позволяет получать длинные профили из оксида алюминия. Он не только экономичен, но и обеспечивает однородность.

Литье под давлением

Литье под давлением керамики (CIM) предпочтительно для получения сложных и точных форм. В этом процессе исходный материал — оксид алюминия и смесительный элемент — нагреваются и впрыскиваются в форму после того, как смесь становится текучей. Высокое давление впрыска (в некоторых случаях до 400 МПа) заполняет форму и формирует компактную форму. Затем изделие извлекается и подвергается удалению связующего и спеканию.

Процессы обработки глиноземной керамики

процессы обработки керамики

После изготовления керамические компоненты могут быть обработаны на станках с ЧПУ: фрезерных, токарных, сверлильных, шлифовальных и других, что позволяет точно задать форму и размеры, добавить элементы и улучшить поверхность.

Давайте подробнее рассмотрим пять процессов обработки керамики из оксида алюминия: резку, фрезерование, токарную обработку, сверление и шлифовку. 

Раскрой с ЧПУ 

Это не похоже на расщепление заготовки, а скорее на процесс первоначального удаления материала для придания нужной геометрии. 

• оснастка: Режущие инструменты с алмазным покрытием могут быть лучшими инструментами для резки оксида алюминия.
• Скорость резания: 100–200 м/мин
• Feed: Очень низкая скорость, 5–30 мм/мин.

Фрезерные 

Фрезерование керамики включает в себя вращение многозубчатых фрез для удаления материала и создания углублений, профилей, контуров и т. д.

• оснастка: Алмазные или полностью алмазные концевые фрезы в жестком обрабатывающем центре.
• Скорость вращения шпинделя: 2500–5000 об / мин
• Feed: 0.02–0.10 мм/об
• Глубина резания: 0.1 – 3.0 мм

Токарная обработка с ЧПУ 

Симметричное керамическое изделие вращается, а неподвижный инструмент придает ему желаемую геометрическую форму. 

• оснастка: Вставки для токарной обработки с покрытием из кубического нитрида бора (CBN) или алмазным покрытием. Шпиндель: ~1500–3000 об/мин.
• Feed: 0.02–0.20 мм/об
• Глубина резания: 0.05 – 1.5 мм

Сверление с ЧПУ

Этот процесс включает в себя создание отверстий желаемой формы и размера с помощью постукивающего движения сверл.

• оснастка: Алмазные или PCD-сверла
• Шпиндель: 2500–3500 об / мин
• Feed: 0.05–0.10 мм/об

Шлифование с чпу 

Шлифовка — это процесс удаления небольшого количества материала с помощью абразивных кругов для придания поверхностям правильных размеров и сглаживания.

• Скорость колеса: 20–35 м / с
• Подача/передача: 0.01 – 0.05 мм
• Глубина: 0.02–0.5 мм за проход

Это общие рекомендации, основанные на отраслевой практике; фактическая подача и скорость могут зависеть от множества факторов. Производители также проводят испытания для оптимизации параметров обработки.

Проблемы обработки керамики из оксида алюминия и стратегии их предотвращения. 

Ниже перечислены основные трудности, с которыми можно столкнуться в ходе... прецизионная обработка с ЧПУ из керамических материалов на основе оксида алюминия.

Абразивность и твердость керамики

Поскольку керамика из оксида алюминия является твердым и абразивным материалом, ее обработка представляет собой сложную задачу. Даже алмазные режущие инструменты из оксида алюминия могут изнашиваться, если параметры обработки керамики из оксида алюминия выбраны неправильно.

Риск образования трещин в материале

Хрупкость керамики и ее низкая трещиностойкость приводят к образованию трещин в материале, когда нагрузка при резке превышает допустимый предел.   

Нагрев инструмента

Низкая теплопроводность оксида алюминия не позволяет эффективно отводить тепло, образующееся в результате трения инструмента и заготовки. Это накопление тепла может привести к деформации размеров и быстрому износу инструмента.

Обработка сложных форм

Ограничения в доступности инструмента, вибрация и хрупкость керамики затрудняют обработку сложных форм и элементов. Например, глубоких узких полостей, тонких стенок (< 1.0 мм), микроканалов и сложных произвольных форм.

Профилактические стратегии 

Для преодоления трудностей обработки глиноземной керамики и предотвращения трещин и дефектов можно следовать стратегиям, описанным ниже.

• Учитывайте технологичность изготовления и оптимизируйте траекторию движения инструмента для минимизации вибрации. 
• Тщательно выбирайте обрабатывающие инструменты; необходимо учитывать как материал инструмента, так и его покрытие.
• Используйте подходящие охлаждающие жидкости и смазочные материалы.
• Для минимизации силы резания используйте обработку с применением ультразвука.
• Обеспечьте жесткое крепление и сведите к минимуму вибрацию при обработке.

Применение обработки глиноземной керамики 

Обработанные на станке детали из оксида алюминия и керамики

Обработка на станках с ЧПУ используется для производства разнообразных деталей из глиноземной керамики в различных отраслях промышленности, от электротехники и электроники до медицины и аэрокосмической отрасли. В таблице ниже приведены примеры применения обработки керамики из оксида алюминия в различных отраслях промышленности.

«Если вас интересует обработка других неметаллических материалов, почитайте об этом». композитные материалы, обработка на станках с ЧПУ Вот."

Подведение итогов

Оксид алюминия можно обрабатывать для получения деталей, независимо от того, является ли он сырым или твердой керамикой. Первичная обработка осуществляется с помощью таких методов, как литье под давлением, экструзия и другие. Затем используется механическая обработка для корректировки формы, добавления элементов и улучшения качества поверхности. 

Между тем, для преодоления возможных трудностей обработки керамики крайне важно использовать правильный инструмент и параметры обработки, а также другие стратегии. В заключение следует отметить, что возможности имеющегося оборудования и техническая экспертиза существенно влияют на результаты обработки глинозема, и эти факторы необходимо учитывать при выборе производителя для аутсорсинга. Обработка с ЧПУ.

Часто задаваемые вопросы (FAQ)

Является ли оксид алюминия керамикой?

Да, оксид алюминия — это высокоэффективная керамика, изготовленная из неорганического материала, оксида алюминия (Al₂O₃).

Как используется оксид алюминия в керамике?

В качестве основного сырья используется порошок сырого оксида алюминия, получаемый из бокситов, который смешивается со связующими веществами и добавками для получения сырья для производства керамики.

Из чего состоит оксид алюминия?

Глинозем получают из бокситовой руды с использованием процесса Байера.

Как резать глинозем?

Алюмокерамику можно резать с помощью пил или дисков с алмазным покрытием на низкой скорости, а также эффективно использовать гидроабразивную резку.