郑州大学国家级精品课程-陶瓷工艺原理.pptVIP

河南省精品课程——陶瓷工艺原理 河南省精品课程——陶瓷工艺原理 第二章 粉体的制备与合成 第三章 配料计算 第六章 陶瓷的加工及改性 第一节 陶瓷的机械加工方法 陶瓷加工的特点： ①陶瓷都有尺寸和表面精度要求，但由于烧结收缩率大，无法保证烧结后瓷体尺寸的精确度，因此烧结后需要再加工 ②陶瓷材料有高硬度、高强度、脆性大的特性，属于难加工材料 激光加工 光学 电火花加工 电子束加工 离子束加工 等离子体加工 电学 电解研磨 电解抛光 电化学 光刻 光化学 蚀刻 化学研磨 化学抛光 化学 切削加工 切割 刀具加工 滚筒抛光 抛光 超声波加工 研磨 悬浮磨料加工 纱布砂纸加工 超精加工 珩磨 磨削 固结磨料加工 磨料加工 机械 加工方法 分类方式 陶瓷材料的加工方法 6.1.1 陶瓷的切削加工（cutting） 一、陶瓷材料的切削加工特点 （1）陶瓷材料具有很高的硬度、耐磨性，对于一般工程陶 瓷的切削，只有超硬 刀具材料才能够胜任 （2）陶瓷材料是典型的硬脆材料 （3）陶瓷材料的切削特性由于材料种类、制备工艺 不同而有很大差别 二、陶瓷材料的切削加工 （1）选择切削性能优良的新型切削刀具 （2）选择合适的刀具几何参数 （3）切削用量的选择 （4）设计的专用夹具、缓冲震动、施冷却润滑 6.1.2 陶瓷的机械磨削加工 一、磨削加工机理（grinding） 陶瓷材料和金属材料的磨削机理 ① 材料脆性剥离是通过空隙和裂纹的形成或延展、剥落及碎裂等方式来完成的 ② 在晶粒去除过程中，材料是以整个晶粒从工件表面上脱落的方式被去除的。 ③ 陶瓷和金属的磨削过程模型如右图。金属材料依靠剪切作用产生带状或接近带状的切屑，而磨削陶瓷时，材料内部先产生裂纹，随着应力的增加，间断裂纹的逐渐增大，连接，从而形成局部剥落。 二、磨削加工设备 ① 砂轮（grinding wheel）和磨料（abrasives）的选择 ② 磨削工艺及条件的选择 a砂轮磨削速度 b工件给进速度（feeding speed） c冷却液的选择（cooling media） d 磨削深度ap（rubbing depth） e磨削方式（rubbing way）、方向及机床刚性 （machine rigidity） 6.1.3 陶瓷的研磨、抛光加工 一、陶瓷的研磨（grinding） ①研磨加工是利用涂敷或压嵌游离磨粒与研磨剂的混合物在一定刚性的软质研具上，研具与工件向磨粒施加一定压力，磨粒作滚动与滑动，从被研磨工件上去除极薄的余量，以提高工件的精度和降低表面粗糙度的加工方法，研磨加工示意图如下图。 研磨加工示意图 ②研磨过程材料剥离的机理主要是以滚碾破碎为主。磨粒越粗，材料剥离率越大， 研磨效率越高，但表面粗糙度增大；磨粒硬度越高，研磨效率越高，但却容易使球面出现机械损伤，导致表面粗糙度相对较低。 ③研磨工程陶瓷用的磨料一般采用B4C和金刚石粉，磨料粒度范围为250~600目，冷却液可选用煤油或机油。但对于较大尺寸的制品，不适合采用端面研磨机加工，通常采用研磨砂布进行加工。 二、陶瓷的抛光（polishing） ①抛光是使用微细磨粒弹塑性的抛光机对工件表面进行摩擦使工件表面产生塑性流动，生成细微的切屑，材料的剥离基本上是在弹性的范围内进行。 ②抛光的方法：一般的抛光使用软质、富于弹性或粘弹性的材料和微粉磨料。 ③抛光加工的用途：它是制备许多精密零件如硅芯片、集成电路基板、精密机电零件等的重要工艺。 ④抛光时在加工面上产生的凹凸，或加工变质层极薄，所以尺寸形状精度和表面粗糙度比研磨高。 第二节 陶瓷的特种加工技术 6.2.1 电火花加工 电火花加工的原理是基于工件和工具（正、负电极）之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来蚀除（corrosion removing）多余的金属，以达到对零件的尺寸、形状以及表面质量预定的加工要求。下图为放电加工示意图 放电间隙示意图 电火花加工必须具备以下几个条件： （1）放电必须是瞬时的脉冲性放电。 （2）火花放电必须在有较高绝缘强度的介质中进行。 （3）要有足够的放电强度，以实现金属局部的熔化和气化。 （4）工具电极与工件被加工表面之间要始终保持一定的放电间隙 绝缘陶瓷的电火花放电加工原理示意图和高速电火花穿孔机原理示意图如下图所示 电火花加工示意图 高速电火花穿孔机原理示意图 6.2.2 电子束加工 电子束加工（electron beam machining）是在真空的条件下，利用聚焦后能量密度极高（106~109W/cm2）的电子束，以极高的速度冲击到工件表面极小的面积上，在极短的