[發明專利]采用周向包封施加預應力控制陶瓷材料加工崩邊的方法無效

申請號：	201110268007.8	申請日：	2011-09-08
公開（公告）號：	CN102310487A	公開（公告）日：	2012-01-11
發明（設計）人：	田欣利;張保國;林克凌;唐修檢;郭昉;張建坤	申請（專利權）人：	田欣利;張保國
主分類號：	B28D1/00	分類號：	B28D1/00
代理公司：	北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201	代理人：	廖元秋
地址：	100072 北京市豐臺區長辛店杜***	國省代碼：	北京;11
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	采用施加預應力控制陶瓷材料加工方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

技術領域

本發明屬于陶瓷加工領域，特別涉及陶瓷材料加工時的質量控制方法。

背景技術

工程陶瓷因具有高強度、高硬度、耐高溫、耐磨損、耐熱、抗腐蝕、抗氧化、防核輻射等優異的性能，被日益廣泛地應用于機械、電子、航空航天、能源、軍事等領域，但其高脆性、高硬度給加工帶來了極大的困難。

目前，工程陶瓷加工工藝的80％是采用金剛石砂輪進行磨削加工的，加工成本占到陶瓷元件總成本的80％-90％。磨削加工是一種損傷加工，在獲得尺寸大小、形狀精度及表面粗糙度的同時，也會引起工件加工表面產生表面/亞表面損傷。在磨削過程中，當金剛石工具突然接觸或離開陶瓷工件時，受應力集中的影響會在工件的邊緣產生碎裂或剝落，這種損傷形式即被稱之為邊緣碎裂，俗稱“崩邊”。

金剛石砂輪磨削加工屬于精加工工藝。由于陶瓷燒結后收縮變形量大于20％，結構尺寸很難象金屬那樣精確控制，所以一般加工余量比金屬要大50％左右，而磨削深度僅是金屬磨削時的1/8-1/10，完全依靠磨削這種精加工的方法，去完成本應由粗加工完成的主要材料去除工作，加工效率低，成本高。因此，與金屬加工相比，陶瓷加工效率低、加工成本高的根本原因，是缺乏適應陶瓷特性的粗加工方法，這也是制約先進陶瓷廣泛應用的瓶頸。工程陶瓷電極引弧微爆轟加工技術的出現較好地解決了此問題。電極引弧微爆轟加工技術是一項針對工程陶瓷材料粗加工的特種加工方法，具有系統組成簡單、加工成本低、效率高、參數可控性好、對陶瓷工件損傷較小、加工范圍廣泛等特點。加工系統工作時，以微爆炸發生器的噴嘴作為陽極，鉿極為陰極，利用專用脈沖電源在通電后產生的高頻電壓擊穿陽極與陰極間的間隙，形成火花放電使電流急劇增加，氣體電離程度隨之猛烈增長，從而誘導出微爆炸并產生具有高溫高壓特性的等離子體射流。等離子體射流由微爆炸發生器噴嘴噴射出，作用到下方的陶瓷工件，在極短的時間內，其高溫高沖擊能量使陶瓷表面材料熔化、汽化及裂紋擴展形成蝕坑，從而去除材料。隨著數控工作臺的三維進給運動，蝕坑按照點-線-面的順序擴展，可完成各種形狀工件的加工。在利用電極引弧微爆轟加工陶瓷工件的邊緣時，由于邊緣處材料缺乏支撐，在微爆炸等離子體射流的高沖擊力作用下會產生邊緣碎裂，導致工件的嚴重損傷。

邊緣碎裂由于隨機性大、難以控制而成為工程陶瓷等脆性材料的加工難題，破壞了陶瓷工件的幾何精度，增加了加工成本。通常，陶瓷工件的邊緣碎裂越嚴重，修整難度就越大，加工費用就越高。因此，減輕或消除工程陶瓷加工過程中的邊緣碎裂，對于提高陶瓷工件的加工質量、降低加工成本具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是針對工程陶瓷等脆性材料的加工難題，提供一種利用周向包封施加預應力控制陶瓷材料加工崩邊的方法，本方法具有加工效率高、加工成本低，陶瓷工件精度高、損傷低的特點，可進一步推動工程陶瓷的工程實際應用。

本發明提出一種利用周向包封施加預應力控制陶瓷材料加工崩邊的方法，其特征在于：包括以下步驟；

1)首先選用低熔點溫度的金屬材料作為包封材料，熔點溫度范圍在200-700℃，并將該金屬材料熔化備用；

2)將待加工的陶瓷材料工件置于金屬模具中，將步驟1)的熔融狀態的金屬材料注入模具中，使所述陶瓷材料工件周向被熔融狀態的金屬材料包封；

3)將置于金屬模具的陶瓷材料工件冷卻至室溫取出后進行加工；

4)陶瓷材料工件加工完成后，通過加熱使包封材料與陶瓷材料工件分離。

本發明具有如下的有益效果：

1、從對包封后陶瓷工件進行加工時的邊緣損傷看，此方法可以避免陶瓷材料加工時產生的邊緣碎裂，提高了陶瓷工件的加工質量。

2、沒有包封時，為了減輕陶瓷工件邊緣的損傷，加工參數選取比較保守；在周向包封后，進行磨削加工或電極引弧微爆轟加工時，可以選用較大的加工參數，提高了加工效率。

3、不僅減少了陶瓷工件的報廢率，降低了加工成本，而且為陶瓷工件高精度低損傷加工提供了新的質量控制手段，進一步推動工程陶瓷的工程實際應用。