无机材料工艺原理 08 无机非金属材料的加工.ppt

无机非金属材料的加工 本章内容 无机非金属材料的加工特征 无机非金属材料的常规加工 无机非金属材料的精密加工 陶瓷的金属化与封接 思考？？？ 材料工程基础中，金属材料的加工方法： 铸造 压力加工 焊接 表面处理 无机非金属材料有无这些加工？ 无机材料加工实例 无机非金属材料的加工 尺寸规整度：方法切割加工 表面光洁度：研磨与抛光 表面处理：防污 所有的加工，只是对其器形进行微调。 绝不能象加工金属一样加工陶瓷制品！！ 示例 显微镜观察用的光片与薄片应如何加工？ 光片 薄片 无机非金属材料的加工特征 烧结制品的精度都不可能很高，要获得高精度、高表面质量的制品及元件，只有通过加工及精加工甚至超精密加工才可实现。 加工精度越高的加工方法，材料的去除速度越慢，生产效率越低、生产成本越高。 可通过提高加工精度，来提高产品的功能和附加值。 无机非金属材料的加工特征 无机非金属材料超精密加工特征： 弹性系数高、刚性好； 硬度高、耐磨性好、去除量小； 加工变质层小； 晶相稳定； 耐蚀性好； 适合超精密平面加工。 无机非金属材料的加工特征 与金属材料相比，无机非金属材料的弹性变形小，适合于超精密加工，且在使用时，易于保持精度。但对于一些小体积的薄形产品，则由于刚性较差，易造成加工精度的降低。 无机非金属材料的加工特征 无机非金属材料硬度高、耐磨性好、去除量小，故加工效率低，但加工面粗糙度小、加工变质层也较浅。 导热性差，加工点附近温度容易上升，刀具的磨损较大，增加了加工阻力和加工热量，进而导致了各种加工误差，且易在材料表面产生裂纹及缺陷，降低加工精度和表面质量。 无机非金属材料的加工特征 加工变质层小：在较高温度下才有塑性变形，加工中不会产生毛刺，使用中发生刻痕时，其两侧也不会有材料凸起现象，易保持形状精度。 无机非金属材料的加工特征 加工变质层小：在较高温度下才有塑性变形，采用先粗加工（确保形状精度），再精加工（除去粗加工的变质层），可提高加工效率。 常多种加工法同时使用，并在抛光液中添加化学药品，既可保证加工形状精度，又可得到化学加工的无损伤加工面。 无机非金属材料的加工特征 晶相稳定：在高温下不会发生类似金属组织学的相变，故用其制造的零件不会发生时效变化，尺寸及形状能长期保持稳定。 耐蚀性好：不易氧化，表面耐腐蚀性好，在加工和使用过程中不会生锈。 无机非金属材料的加工特征 适合超精密平面加工：金属都是多晶体，没有实用的单晶材料。但无机非金属的各种单晶材料正在实用化。抛光多晶材料时易产生由结晶方位引起的各向异性，而单晶材料却易于均匀地平面抛光，得到无残留加工变质层的平滑表面。 无机非金属材料的常规加工 最常用的机械加工方法是切削加工，其主要形式是材料的脆性断裂过程，导致了零件强度的不稳定性。提高无机非金属材料加工质量、可靠性和生产效率，是使它们得以广泛应用的基本要求。 常规加工-切割加工 工艺要求：高效率、低成本、窄切缝 (材料利用率高) 、无损伤、无环境污染等。 常规加工-切割加工 金刚石锯片切割，不能切割曲线，且切缝较宽，出材率较低，不适于对贵重材料的精密切割； 激光束切割，切割深度有限，增大激光器功率，则激光与工件间产生的高温等离子体会明显降低加工效率，增加熔融物的排出难度，且设备投资费用昂贵； 高压水射流切割，可以切割石材、陶瓷等脆性材料，但切缝较宽，不易实现精细的切割加工，且设备昂贵，需耗费大量水资源。 无机非金属材料的常规加工 近十几年来，随着超硬材料及其应用技术的迅速发展，切割加工无机非金属材料的新工艺、新设备不断涌现，其中金刚石线锯切割技术发展较快，其独特结构不但能切割各种贵重硬脆材料，而且可以方便地切割曲线。 金刚石线锯 线锯种类 使用游离磨料钢丝锯； 使用固结磨料金刚石线锯和金刚石串珠锯。 金刚石线锯－钢丝锯 钢丝锯：用一根钢丝缠绕在一组锯丝导轮上，形成一排按一定间隔排列的切割线切割时，钢丝按一定方向运动，并与工件相互压紧，当含有游离磨料的切割液浇注到工件与锯丝之间时，锯丝的快速运动将切割液带入工件切缝中，而对工件材料产生切割作用。 金刚石线锯－钢丝锯 提高切割效率的关键是提高切割速度，方法： 通过单向行程钢丝，切割速度可提高 1 ～ 2 倍，达 400 ～ 800 ｍ/min； 通过提高送料速度，可缩短锯切时间，钢丝可重复使用 5 ～ 10 次； 仍用单向走丝，但增大钢丝线长度，达 300 ～ 500km，是普通钢丝线长度的 5 ～ 10 倍，最大走线速度可达 900 ｍ/min。 金刚石线锯－钢丝锯 钢丝锯切割的优点：切缝窄 (目前最小切缝可达 0.2 ｍｍ) 、切片量大、加工成本低等； 缺点：可靠性较差、钢丝耐用度低，钢丝锯加工所用切割液通常为磨料与矿物油按一定比例混合而成，常用的磨料