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復合材料的使用時時代的進步的一個重要特征,鋁基碳化硅作為一種高性能的復合材料,在高端設(shè)備上的應用是非常廣泛的,但是由于這種材料的加工困難,尤其是在進行精密加工的時候,難度成本都非常高,所以應用受到了一定程度上的限制,鑫騰輝數(shù)控研制的陶瓷專用數(shù)控精雕機,針對各種復合材料陶瓷材料的特點,進行了專項加強,在加工速度上和加工效率上都有非常顯著的提升,尤其是陶瓷精雕機的使用壽命上,也有了巨大的進步,是精密加工鋁基碳化硅的理想數(shù)控機床,鑫騰輝數(shù)控廠家聯(lián)系電話136_998_99025。鑫騰輝數(shù)控為您介紹鋁基碳化硅加工方法有哪些。
AlSiC( 鋁基碳化硅) 復合材料具有高比強度和比剛度、低熱膨脹系數(shù)、低密度、高微屈服強度、良好的尺寸穩(wěn)定性、導熱性以及耐磨、耐疲勞等優(yōu)異的力學性能和物理性能,在航空航天、汽車、軍事、電子、體育用具等領(lǐng)域被廣泛應用。但是由于超硬的增強相顆粒的加入,特別是顆粒含量高、尺寸小時,該材料的切削加工性能非常差,從而限制了該材料的應用。
加工鋁基碳化硅可以使用傳統(tǒng)機械加工技術(shù)
AlSiC 復合材料一般是鑄造法或粉末冶金法等制備,需要進一步的機械加工達到零件所需的精度和表面粗糙度要求。SiC 增強體顆粒比常用的刀具( 如高速鋼刀具和硬質(zhì)合金刀具) 的硬度高的多,在機械加工的過程中會引起劇烈的刀具磨損。但是隨著 SiC 含量的增大( 13% ~ 70% ) ,增強體類型的不同( 主要區(qū)別是纖維增強還是顆粒增強) ,可切削性越來越差,加工效率隨之降低,生產(chǎn)成本快速增加。若以 45 #鋼的切削性能為 1 計量,此種材料的切削性能僅為 0. 05 ~ 0. 3??傮w的加工成本還是稍高一點的。
可以使用銑磨加工技術(shù)加工鋁基碳化硅
目前,切削加工是 AlSiC 復合材料的主要加工方法,但在切削加工中存在刀具磨損嚴重和難以獲得良好 加工表面質(zhì)量的問題。有研究提出了顆粒增強 AlSiC 復合材料的銑磨加工方法。這種加工方法使用金剛石 砂輪( 電鍍或燒結(jié)) 在數(shù)控銑床上對工件進行切削加工, 具有磨削加工中多刃切削的特點,又同時具有和銑加工 相似的加工路線,可以用于曲面、孔、槽的加工,在獲得 較高加工效率的同時,又能保證加工表面質(zhì)量。
激光加工鋁基碳化硅
目前國內(nèi)外學者對鋁基復合材料激光加工技術(shù)的 研究主要集中在打孔、切割、劃線和型腔加工等方面。用自行研制的機械斬光盤調(diào)脈沖激光器切割試驗表明,在高峰值能量、短脈沖寬度、高脈沖頻率和適當?shù)?平均功率條件下,采用高速多次重復走刀切割工藝,可以得到無裂紋的精細切口。有研究采用氧氣作輔助氣體,用 800 W 的連續(xù)波 CO2 激光在厚度 13. 5 mm 的復合材料上加工出了直徑 0. 72 mm 的無損傷深孔,深徑比達 18. 75。激光加工的比較適用細小的加工方式,
使用超聲加工鋁基碳化硅
超聲加工(USM)是由超聲發(fā)生器產(chǎn)生高頻電振蕩(一般為 16 kHz ~ 25 kHz) ,施加于超聲換能器上,將高頻電振蕩轉(zhuǎn)換成超聲頻振動。超聲振動通過變幅桿放 大振幅,并驅(qū)動以一定的靜壓力壓在工件表面上的工具 產(chǎn)生相應頻率的振動。工具端部通過磨料不斷地捶擊工件,使加工區(qū)的工件材料粉碎成很細的微粒,被循環(huán) 的磨料懸浮液帶走,工具便逐漸進入到工件中,從而加 工出與工具相應的形狀。
超聲加工的主要特點是:
a) 不受材料是否導電的限制;
b) 工具對工件的宏觀作用力小、熱影響小,因而可加工薄壁、窄縫和薄片工件;
c) 被加工材料的脆性越大越容易加工,材料越硬或強度、韌性越大則越難加工;
d) 由于工件材料的碎除主要靠磨料的作用,磨料的硬度應比被加工材料的硬度高,而工具的硬度可以低于工件材料;
e) 可以與其他多種加工方法結(jié)合應用,如超聲振動切削、超聲電火花加工和超聲電解加工。
可以使用復合加工技術(shù)來加工鋁基碳化硅
一般認為,2 種或 2 種以上的加工方法同時作用到一個加工表面上,就是復合加工。但并不是所有的復合加工都會取得相輔相成、互相促進的效果。
超聲鉆孔加工
深孔加工過程中,常常存在切削液很難進入切削區(qū),致使切削溫度高、刀刃磨損快的問題。產(chǎn)生積屑瘤及排屑困難,致使切削力增大,對玻璃、陶瓷、金屬基復合材料、硬質(zhì)合金等硬脆材料,小孔加工困難的問題更加突出。根據(jù)鉆頭的振動方向,超聲鉆孔裝置可分為縱向振動超聲鉆孔和扭轉(zhuǎn)振動超聲鉆孔裝置。扭轉(zhuǎn)振動超聲鉆孔不受工件材料的限制,可以顯著提高孔的加工精度、降低表面粗糙度、并易于實現(xiàn)自動進給。因此可以成倍地提高加工效率,甚至可以代替?zhèn)鬟f的“鉆 - 擴 - 鉸”工序。超聲打孔的孔徑范圍是 0. 1 mm ~ 90 mm,加工深度可達100 mm以上,孔的精度可達0 . 02 mm ~0. 05 mm。表面粗糙度在采用 W40 碳化硼磨料加工玻的三維復雜型面的加工開辟了一條新途徑。
數(shù)控旋轉(zhuǎn)超聲加工
傳統(tǒng)超聲加工方法的特點是超聲頭只做豎直運動而不做回轉(zhuǎn)運動,主要靠磨料將工件磨碎的原理進行加工。這些因素都影響著工藝的穩(wěn)定性、加工的表面質(zhì)量和加工效率以及所能達到的形狀精度只能用于一些質(zhì)量要求不高的加工。
電解電火花加工
單純的電火花加工精度尚能滿足要求,但生產(chǎn)率過于低下,加工表面粗糙度也不理想。而電解加工則與此相反,生產(chǎn)率與表面粗糙度均比較理想,但加工精度較差。利用火花放電蝕除工件上高點的鈍化膜,使電解加工的加工精度和生產(chǎn)率都保持在一定水平,這是電解電火花復合加工的實質(zhì)。
超聲電火花加工
超聲電火花加工的加工原理是利用電火花對小孔、窄縫進行精微加工時,由于在工具電極上引入了超聲振動而產(chǎn)生超聲空化作用,會產(chǎn)生利于電蝕產(chǎn)物排除的微沖流。及時排除加工區(qū)的蝕除產(chǎn)物是保證電火花精微加工順利進行的關(guān)鍵所在。試驗證明,超聲電火花加工只適用于小面積的穿孔或窄縫加工。一般當加工直徑小于 0. 5 mm 時,復合加工的效果才漸趨明顯。
超聲電解加工
將超聲振動引入電解加工,在電解加工中產(chǎn)生的鈍化膜就會在超聲振動的作用下遭到破壞,使電解加工能順利進行,促進生產(chǎn)率的提高。另外,如果在小孔、窄縫加工中引入超聲振動,則可促使電解產(chǎn)物的排放,同樣也有利于生產(chǎn)率的提高。
隨著 AlSiC 復合材料在航空航天、汽車、軍事、電子、體育用具等領(lǐng)域的廣泛應用,對其制品的加工精度和表面質(zhì)量的要求也越來越高,采用傳統(tǒng)的機械加工方法或單一的特種加工方法,都難以實現(xiàn)高標準的加工要求。這就要求在對 AlSiC 復合材料的機械切削加工、激光加工、超聲加工和電火花加工的加工工藝、加工機理進行研究的同時,更多地注重研究復合加工技術(shù),尤其是超聲加工與機械切削加工、電解加工、電火花加工相配合的復合加工技術(shù)的研究工作。