氧化鋁陶瓷的孔加工質(zhì)量分析
吳文濤
摘 要 針對燒結(jié)金剛石鉆頭加工氧化鋁陶瓷出現(xiàn)裂紋及崩豁現(xiàn)象，設(shè)計了預緊力工藝裝置，通過加工測試和比較計算，發(fā)現(xiàn)施加預緊力有助于改善氧化鋁陶瓷的孔加工質(zhì)量。
關(guān)鍵詞 燒結(jié)金剛石鉆頭；氧化鋁陶瓷；預緊力；孔加工
0前言
氧化鋁陶瓷具有硬度高、強度高和耐高溫等性能，廣泛運用于化工、礦業(yè)、航空航天、汽車和微電子等工業(yè)領(lǐng)域。在加工過程中，陶瓷材料常需要進行鉆孔和開槽等工序，而氧化鋁陶瓷具有較高的硬度及較低的斷裂韌性，是典型的難加工材料。本文采用燒結(jié)金剛石鉆頭對氧化鋁陶瓷進行磨削鉆孔，通過施加預緊力的工藝裝置較大程度地減小孔出口的崩豁和裂紋，從而改善孔加工質(zhì)量，獲得預緊力及其理想范圍。
試驗過程
.試驗材料及設(shè)備
試驗采用的氧化鋁陶瓷工件為正方形，質(zhì)量分數(shù)為99.5wt%，斷裂韌性為3.9MPa·m/2，維氏硬度為26GPa，「剛玉耐磨彎頭」工件厚度為0mm。
「剛玉耐磨彎頭」在ZXL-20型鉆銑床上進行試驗，其額定功率為750W，加工時采用水冷卻，冷卻液壓力為0.3MPa，冷卻液流量為20cc/s。
.2預緊力工藝裝置
試驗采用的墊板材料為PVC硬塑料板，其彈性模量為2300～2500MPa，厚度為2mm。采用M2粗牙普通螺紋螺栓實現(xiàn)預緊，通過測力矩扳手擰緊力矩來控制預緊力的大小，觀察氧化鋁陶瓷的孔加工質(zhì)量，選擇預緊力。
2結(jié)果分析
（a）崩豁比l
(b）崩豁深度H(mm)
在試驗條件下，預緊力的大小設(shè)置為2800～6800N。軸向壓力設(shè)置為750N，主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置為2600r/min。
(a)預緊力對崩豁比的影響
(b)預緊力對崩豁深度的影響
為降低崩豁比和崩豁深度，分別施加8400N及20000N的預緊力，結(jié)果顯示當預緊力為8400N時，其崩豁比和崩豁深度的大小與預緊力為6800N時的大小基本沒有變化，即孔加工質(zhì)量基本沒有變化；而當預緊力為20000N時，氧化鋁陶瓷發(fā)生破碎現(xiàn)象，這主要是由于試驗時預緊力裝置的預緊采用普通螺紋螺栓來實現(xiàn)，螺紋螺栓與氧化鋁陶瓷材料不能保持完全垂直的方向，所以在施加預緊力時容易對氧化鋁陶瓷產(chǎn)生彎矩，當預緊力增大時，彎矩也會增大，當彎矩增大一定范圍時就會使氧化鋁陶瓷產(chǎn)生破碎現(xiàn)象。因此，在試驗條件下，考慮到試驗的性以及施加預緊力的可操作性，預緊力為5200～6800N時，使用燒結(jié)金剛石鉆頭加工氧化鋁陶瓷時產(chǎn)生的崩豁比和崩豁深度較小，獲得的孔加工質(zhì)量較好，且預緊力為6000N。
3結(jié)語
施加預緊力有助于改善氧化鋁陶瓷的孔加工質(zhì)量，預緊力5200～6800N時，孔的崩豁程度較小，孔加工質(zhì)量較好，預緊力為6000N。
參考文獻
[]宋月清,劉一波.人造金剛石工具手冊[M].北京:冶金工業(yè)出版社.204.
[3]于愛武.機械加工工藝編制[M].北京:北京大學出版社.200.
（文章登于《江蘇陶瓷》208年第二期“學術(shù)研究”欄目）
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審核：徐建華