陶瓷加工技术

发布日期：2020-02-23

1．机械加工

机械加工是陶瓷材料的传统加工技术，也是应用范围最广的加工方法。机械加工主要是指对陶瓷材料进行车削、切割、磨削、钻孔等。其工艺简单，加工效率高，但由于陶瓷材料的高硬、高脆，因此机械加工难以加工形状复杂、尺寸精度高、表面粗糙度低、高可靠性的工程陶瓷部件。下图为切割、磨削、钻削加工示意图。

陶瓷的机械加工示意图
a 切割加工 b磨削加工 c钻削加工

（1）陶瓷材料的切削加工

切削加工是利用金刚石、立方氮化硼、硬质合金等超硬刀具对陶瓷材料进行平面加工，通常采用湿法切削，即不断向刀具喷射切削液。使用切削液的主要目的是带走切削碎屑、减少刀具与材料的摩擦，降低刀具和加工材料的温度，延长刀具使用寿命、减少材料表面损伤等。由于加工过程中，材料表面受到机械应力作用，容易在材料表面产生凹坑、崩口、表面及表下层微裂纹。刀具、切削液的选择，刀具切削进给速度、进给量等工艺参数的优化，是陶瓷材料切削加工的研究热点问题。

（2）陶瓷材料的磨削、抛光加工

陶瓷烧结体表面，由于在成型、烧结以及加工过程中引人大量凹痕、微裂纹等缺陷，在工程使用及力学性能测试之前通常需经过磨削、研磨和抛光处理。它们的加工机理都是通过磨料与陶瓷工件在一定压力作用下，随着磨料与材料表面的相互运动，磨料颗粒与工件表面凹凸峰相互摩擦以实现材料表面的平整性。磨料、磨削液的选择，作用压力和相互滑移速度的控制是该加工方法的关键。

（3）陶瓷材料的钻孔加工

陶瓷发动机、航天航空、化工机械等工程领域应用的陶瓷零件，通常需要进行孔洞的钻削加工。尤其带有螺纹的孔洞加工是陶瓷材料加工工艺中要求极高的工艺操作。目前机械钻削方法只能加工数毫米的陶瓷孔洞。微小孔洞的加工需要超声、激光、放电加工，以及机械加工等加工技术的复合加工。

2．放电加工

1947年B.R.Lazarenko等提出了放电加工硬质金属材料的新思路。80年代末，放电加工技术被引入陶瓷材料加工领域。研究表明：当单相或陶瓷/陶瓷、陶瓷/金属复合材料的电阻小于100Ω.m时，陶瓷材料可以进行放电加工，加工原理略。

根据放电加工的基本原理，材料的可加工性能主要取决于电学、热物理性能，如：电导率、熔点、比热、导热系数等。

放电加工是制备高尺寸精度、低表面粗糙度、复杂形状高性能陶瓷元件很有应用前景的加工技术，深入研究放电加工工艺控制步骤，设计和制备导电性能和力学性能俱佳的复相陶瓷材料是该方法未来发展的关键。

3．超声波加工

超声波加工是利用产生超声振动的工具(模具)，带动工具和陶瓷元件间的磨料悬浮液，冲击和抛磨工件进行加工。随着工具在三维方向上的进给，工具端部的形状被逐步复制在陶瓷工件上。常用的磨料是碳化硼、碳化硅和氧化铝等。一般选用的工作液为水，为提高材料表面的加工质量，也可用煤油或机油作液体介质。研究表明：用金刚石砂轮作超声波振动磨削陶瓷材料时，材料的去除速率随加工强度的增大而增高，只有达到某一临界压强时，磨料对陶瓷材料才有磨削作用。超声波加工的原理略。部分陶瓷材料超声波加工的工艺参数如下表所示。

部分陶瓷材料采用超声波加工的参数表

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>制品名称

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>磨料

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>加工速度(mm/min)

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>磨料

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>磨料目数

normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt; TEXT-ALIGN: center" align=center>石英