세라믹 재료는 우수한 내열성, 내식성, 고강도 및 고경도를 가지며 우수한 고성능 재료입니다. 세라믹 재료 과학의 발전과 함께 점점 더 많은 준비 기술이 도입되고 세라믹 재료의 특성이 점차 향상되었습니다. 세라믹 소재는 우주탐사, 항공우주 등 첨단기술 분야에 활용될 수 있다.
세라믹 소재의 원자는 공유결합과 이온 결합으로 결합되어 있는 반면, 금속 소재의 원자는 금속 결합으로 결합되어 있어 세라믹 소재와 금속 소재는 전혀 다른 성질을 갖고 있습니다. 세라믹 재료는 실온에서 전단 응력에 대한 변형에 대한 저항력이 뛰어나고 경도가 높습니다. 세라믹 결정체는 양이온과 음이온과 이들 사이의 화학결합으로 구성되어 있기 때문에 화학결합이 방향성이 있고 원자 패킹밀도가 낮으며 원자간격이 커서 세라믹이 매우 부서지기 쉽고 가공시 많은 불량을 유발하므로 일반적으로 재료를 가공하기가 어렵습니다. 효율적이고 저렴한 가공기술을 개발하는 것은 매우 중요합니다.
1. 세라믹 재료의 선삭 및 연삭 가공 기술
세라믹 재료는 매우 부서지기 쉬우므로 세라믹을 선삭 가공과 연결하는 것이 어려운 것으로 보입니다. 그러나 세라믹 재료에 대한 압입 실험을 통해 적절한 다이아몬드 공구 각도와 절단 매개변수를 선택하면 세라믹 재료의 연성 가공이 여전히 달성될 수 있음이 나타났습니다. 관련 실험에서는 또한 초경질 공구 재료를 사용하여 세라믹 재료를 가공할 수 있음을 보여줍니다. 세라믹 재료의 초정밀 선삭에 대한 Li Xiangfan의 실험은 W-Co 탄화물이 세라믹 부품 가공에 사용될 수 있음을 보여줍니다. 일본의 Hara Akio는 다결정 다이아몬드 도구를 사용하여 Al2O3 및 Si3N4 세라믹을 가공했습니다. 현재 다이아몬드 공구는 주로 세라믹 재료를 선삭하는 데 사용됩니다. 단결정 다이아몬드 공구는 샤프닝 성능 측면에서 다결정 다이아몬드 공구보다 우수하며 제거율이 낮고 가공 품질과 정확성을 보장하기 어렵기 때문에 추가 연구가 필요합니다.
연삭은 초경금속의 가공 요구 사항을 충족할 수 있으므로 세라믹 재료의 주요 가공 방법이 될 수 있으며 정확성과 효율성은 상대적으로 적당합니다. 다이아몬드 연삭 휠은 일반적으로 세라믹 재료를 연삭하는 데 사용됩니다. 다이아몬드 연삭 휠이 재료에 절단되면 연마 입자의 절단 가장자리 앞의 세라믹 표면 재료가 압착됩니다. 세라믹 재료의 내구성 한계로 인해 분쇄되어 파편으로 형성됩니다. 동시에, 연마 입자가 작업물을 절단할 때 압축 응력과 마찰열의 작용으로 인해 연마 입자 아래의 재료가 국부적인 소성 흐름을 생성하고 연마 입자가 절단될 때 변형 층을 형성합니다. 응력이 사라져 공작물에서 변형층이 사라져 칩이 형성됩니다. 칩 형성 메커니즘에서 세라믹을 살펴보면
재료 제거 방법은 여전히 취약합니다. 연삭 후 표면에 가공결함이 많이 남아있어 가공이 심해집니다.필요한 과정. 심층 가공 비용을 줄이기 위해 최근에는 연성 도메인 연삭이라는 개념이 제안되었습니다. 연성 도메인 연삭의 주요 목표는 연삭 표면 품질을 향상시키고 연마 입자 배열 조정 및 정밀 드레싱과 같은 기술을 채택하여 세라믹 재료의 효율적이고 정밀한 가공을 달성하는 것입니다. 세라믹 재료의 연삭에는 연삭 휠 마모 및 막힘과 낮은 가공 효율 등의 문제가 있으며 이러한 문제는 추가 연구가 필요합니다.
2. 세라믹 재료의 특수 가공 기술
초음파 처리는 처리 도구 또는 처리되는 재료에 초음파 진동을 적용하고 도구와 공작물 사이에 액체 연마제 또는 페이스트 연마제를 추가하고 작은 압력으로 공작물에 대해 도구를 누르는 것입니다. 가공 중에 공구와 공작물 사이의 초음파 진동으로 인해 작동 유체에 부유하는 연마 입자가 캐비테이션 및 과압 효과와 함께 매우 빠른 속도와 가속도로 가공할 표면에 지속적으로 부딪혀 연마됩니다. 처리 영역에서 이는 재료 제거 효과를 가져옵니다. 초음파 가공은 세라믹 재료 표면의 취성에 더 적합합니다. 이 방법으로 가공하면 표면 품질이 더 좋고 가공 자동화를 실현하기 쉽습니다. 단점은 가공 효율성이 낮고 공구 수명이 짧다는 것입니다.
세라믹 재료의 레이저 가공은 에너지 밀도가 매우 높은 레이저 빔을 사용하여 세라믹 재료의 표면에 조사합니다. 빛 에너지는 세라믹 표면에 흡수되고, 빛 에너지의 일부는 열 에너지로 변환되어 국부적인 온도를 발생시킵니다. 급속히 증가하여 녹고 심지어 기화하여 피트를 형성합니다. 에너지가 계속 흡수됨에 따라 구덩이의 증기는 빠르게 팽창하여 용융된 재료를 고속으로 분출하고 방향성이 높은 충격파를 생성하여 고온, 용융, 기화 및 충격의 작용으로 재료가 침식됩니다. 레이저 가공은 효율적이고 환경친화적이지만 광점 표면의 온도 구배로 인해 세라믹 재료 표면에 미세 균열이 쉽게 형성될 수 있고 레이저 장비가 비싸고 사용 비용이 높습니다.
방전 가공은 주로 전극 간 방전에 의해 발생하는 고온 용융 및 기화를 통해 재료를 제거합니다. EDM은 전도성 재료 가공에 적합합니다. 세라믹 재료는 전기 절연체이기 때문에 특별한 공정을 채택해야 합니다. 고전압 EDM 방법 중 하나는 뾰족한 전극과 평평한 전극 사이에 절연 세라믹 재료 공작물을 배치하는 것입니다. 두 전극 사이에 높은 DC 또는 AC 전압이 가해지면 날카로운 전극 근처의 매체가 분해되어 글로우 방전 침식이 발생합니다. 또 다른 가공 방법은 보조 전극으로 얇은 세라믹 공작물에 얇은 금속 메쉬를 누르는 것입니다. 보조 전극과 공구 전극은 각각 펄스 전원 공급 장치의 양극과 음극에 연결되어 오일 작동 유체에 배치됩니다. 두 극 사이에 펄스 전압이 인가되면 금속 재료의 가스화, 주입 또는 스퍼터링으로 인해 전기 스파크가 가공물의 보조 전극을 통과할 때 공구와 보조 전극 사이에서 스파크 방전이 발생합니다.이러한 기능은 세라믹 부품의 표면을 전도성으로 만들어 가공을 계속할 수 있습니다. 또 다른 가공 방법은 EDM 가공을 위해 세라믹 표면을 전도성 재료로 코팅하는 것입니다. EDM은 가공 효율성이 낮고 가공된 표면의 품질을 보장하기 어려운 등의 문제에 여전히 직면해 있으며 이에 대한 추가 연구가 필요합니다.
3. 특수 가공 보조 터닝 및 연삭 기술
선삭 및 연삭 가공의 효율성은 상대적으로 높지만 공구에 대한 요구 사항이 매우 높고 세라믹 재료의 표면 품질을 보장하기 어렵고 성형된 세라믹 부품을 가공하는 것도 어렵습니다. 세라믹 재료의 가공 정확도와 가공 범위를 향상시키기 위해 선삭 및 연삭에 특수 가공 기술을 도입하면 가공 효율성과 표면 품질이 동시에 향상됩니다.
초음파 연삭은 연삭하는 동안 공구 또는 공작물에 초음파 주파수 진동을 적용하여 고주파 진동과 초음파의 캐비테이션을 최대한 활용하여 재료를 제거하는 방법입니다. 재료의 취성이 증가함에 따라 효율성이 점차 증가합니다. 초음파 연삭 기술은 연삭 온도를 크게 낮추고 연삭 휠의 수명을 늘리며 가공 정확도와 표면 품질을 향상시킬 수 있습니다.
레이저 보조 선삭 기술은 공구 근처의 세라믹 재료에 레이저 광을 조사합니다. 세라믹 재료를 선삭하는 과정에서 레이저에 의해 발생되는 고온에 의해 재료의 전단 영역이 부드러워져 세라믹의 절삭 저항이 감소합니다. 재료의 가공 연성을 증가시켜 세라믹 재료의 효율적인 연성 가공이 달성됩니다.
온라인 전해 연삭 기술은 연삭 공정에 전기 분해 기술을 도입하고 연속적으로 제한된 양의 전기 분해를 사용하여 연삭 휠 표면의 금속 결합을 침식하여 연삭 휠을 드레싱하여 미세 분말 연마 입자를 지속적으로 노출시키는 목적을 달성합니다. . 온라인 전기분해 기술은 일본 물리화학연구소의 연구 성과로 세라믹 재료의 가공이 초정밀 가공 수준에 도달할 수 있다.
4. 비용 추세
세라믹 재료 가공 기술의 지속적인 혁신과 발전으로 생산 효율성이 크게 향상되었으며 세라믹 가공 비용도 지속적으로 감소했습니다.
5.결론
&Nbsp; 첨단 기술 분야에서 세라믹 재료의 광범위한 적용으로 인해 가공 기술에 대한 연구가 촉진되었습니다. 세라믹 소재는 경도와 취성이 높아 전통적인 선삭 및 연삭 기술로는 가공이 어렵습니다. 그러나 특수 가공 기술은 효율적이고 비용이 저렴하므로 전통적인 선삭 및 연삭 기술과 특수 가공 기술을 결합하는 방법이 될 것입니다. 미래의 세라믹 가공에 가장 널리 사용되는 기술 연구 동향.
