Продвинутые решения ЧПУ-обработки керамики

Как материал, широко используемый в бытовых вещах — от часов и ножей до кирпичей и керамики — обработка керамики на ЧПУ может отлично расширить материальный портфель компании. Традиционно их делают в обжигательных печах, но механическая обработка дает уникальное торговое предложение цеху.

Как класс материалов, керамика бывает разной, и её обработка может быть сложной. Но она уникальна по внешнему виду и тактильным ощущениям, имеет отличную сжатую стойкость (хотя меньше по растяжению) и служит хорошей базой для множества продуктов.

Обработка керамических материалов

ЧПУ-обработка керамики может быть проблемой, если она уже отсинтерена. Закаленные отсинтеренные керамики создают серьезные трудности: обломки и стружка летят во все стороны. Керамические детали эффективнее всего обрабатывать до финальной стадии синтерирования — в «зеленом» (несинтеренном прессованном порошковом) состоянии или в предсинтеренном «бисквитном» (bisque) состоянии.

Обычно методы фрезеровки, сверления, точения применяются к керамическим деталям в предсинтеренном состоянии. По инструментам: высокоскоростные стальные резаки с покрытием нитрида титана (TiN), вольфрамово-карбидные инструменты и поликристаллические алмазные (PCD) инструменты используются для предсинтеренной керамики. В бисквитном состоянии скорость снятия материала (MRR) может сравниваться с инструментальными и матричными сталями.

Для отсинтеренного состояния основной процесс — шлифовка. Абразивное колесо дает полированную поверхность. Шлифовка керамики лучше с жидким СОЖ, смазывающим зону. Для отсинтеренной керамики лучше использовать смольно-связанные круги с синтетическим или натуральным алмазом разной зернистости, прессованные в полимерной смоле.

Существует много типов керамики, у каждой свои характеристики. Это общие правила, но процессы могут варьироваться.

Типы керамики

Macor

Macor — mecanическая стеклокерамика, принадлежащая Corning Inc. Применения в авиакосмике, медицине, полупроводнике. Использование механической стеклокерамики — стоимость-эффективный путь для малых объемов, когда дорогие инструментальные затраты не вариант. Рабочая температура Macor — 800°C, пиковая — 1000°C. Термическое расширение совпадает с большинством металлов и стеклотканей. Macor также не смачиваем, имеет нулевую пористость и, в отличие от вязких материалов, не деформируется. Эффективный изолятор при высоких напряжениях, различных частотах и высоких температурах. Не «выгазовывается» (outgas) в вакууме.

Алюмина (Alumina)

Алюмина имеет хорошие механические и электрические свойства для широкого спектра применений. Производится в разной чистоте с добавками для улучшения свойств. Может формироваться широкой гаммой керамических методов и обрабатываться для получения разнообразных размеров и форм. Легко соединяется с металлами или другими керамиками металлизацией и пайкой.

Нитрид алюминия (Aluminum nitride)

Нитрид алюминия имеет ниже термическое расширение, чем алюмина, точно соответствующее расширению кремниевых вэферов, и может металлизироваться — идеален для полупроводниковых применений.

Алюмосиликат (Lava)

Алюмосиликат или Lava — механическая керамика. Высокая рабочая температура, отличные тепло- и электроизолирующие свойства.

Нитрид бора (Boron nitride)

Нитрид бора обрабатывается стандартными карбидными сверлами. BN: высокое электрическое сопротивление, низкая диэлектрическая проницаемость и тангенс потерь, низкое термическое расширение, химическая инертность, хорошая тепловая ударная стойкость. С этими свойствами BN полезен для вакуумных компонентов, электрических компонентов и ядерных применений.

Стекло (Pyrex, Vycor и подобные)

Различные типы стекла используются во многих применениях, где нужны оптические свойства, высокая тепловая ударная стойкость и изоляция.

Графит

Как углеродная керамика, графит бывает разной плотности в зависимости от полимерного состояния. Отличная тепловая ударная стойкость и химическая стойкость — идеален для форм, печных лодок, анодов для напыления, паяных приспособлений.

Муллит (Mullite)

Муллит — отличный структурный материал благодаря высокой температурной стабильности, прочности и ползучестой стойкости. Низкая диэлектрическая проницаемость, высокая электроизоляция. Типичные применения: печная мебель, центральные трубки печей, теплообменные детали, теплоизоляционные детали, ролики. Муллит механически обрабатываем, но удобнее лазером.

Майкалекс (Mycalex)

С несколькими марками, варирующими по прочности и температурной производительности, Mycalex — отличный механический керамический изолятор, из которого можно делать сложные детали. Часто для мелких деталей промышленного оборудования.

Кварц (Quartz)

С превосходными термическими, химическими и оптическими свойствами кварц часто используется в освещении и полупроводнике. Лучше обрабатывать алмазными инструментами, шлифовкой или водорезкой. Абразивные техники намного полезнее режущих.

Карбид кремния (Silicon carbide)

Карбид кремния известен высокой твердостью и абразивной стойкостью. Применения: насосные уплотнения, клапанные компоненты, детали, подверженные износу. Несмотря на высокую твердость, довольно хрупок и обрабатывается только алмазным шлифованием. Типично производится в графитовой резистивной печи Ачесона, формируется как тонкий порошок или связанная масса, которую нужно дроблить и помолоть перед использованием как порошковое сырье.

Стеатит (Steatite)

Стоимость стеатита относительно низка по сравнению с другими керамическими материалами. Полезен где важны изоляция и температурная стойкость.

Циркония (Zirconia)

Стабилизированная циркония дает химическую и коррозионную стойкость при температурах значительно выше точки плавления алюмины. Хорош для стоматологических применений и протезов. Высокая твердость затрудняет обработку, но помогает обработка на высоких скоростях резания (выше 670 м/мин). Керамика на основе цирконии способна поглощать большие напряжения относительно других керамик. Наивысшая механическая прочность и вязкость при комнатной температуре.

Для создания керамического прототипа или продукта свяжитесь с 3ERP для бесплатного расчета стоимости. Мы с радостью консультируем по лучшим вариантам.