氧化鋁陶瓷的孔加工質量分析
吳文濤
摘 要 針對燒結金剛石鉆頭加工氧化鋁陶瓷出現裂紋及崩豁現象，設計了預緊力工藝裝置，通過加工測試和比較計算，發現施加預緊力有助于改善氧化鋁陶瓷的孔加工質量。
關鍵詞 燒結金剛石鉆頭；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、航空航天、汽車和微電子等工業領域。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，從而改善孔加工質量，獲得預緊力及其理想范圍。
試驗過程
.試驗材料及設備
試驗采用的氧化鋁陶瓷工件為正方形，質量分數為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量，選擇預緊力。
2結果分析
（a）崩豁比l
(b）崩豁深度H(mm)
在試驗條件下，預緊力的大小設置為2800～6800N。軸向壓力設置為750N，主軸轉速設置為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，即孔加工質量基本沒有變化；而當預緊力為20000N時，氧化鋁陶瓷發生破碎現象，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，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生破碎現象。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，使用燒結金剛石鉆頭加工氧化鋁陶瓷時產生的崩豁比和崩豁深度較小，獲得的孔加工質量較好，且預緊力為6000N。
3結語
施加預緊力有助于改善氧化鋁陶瓷的孔加工質量，預緊力5200～6800N時，孔的崩豁程度較小，孔加工質量較好，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“學術研究”欄目）
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陶譽科創
內容：若雅
審核：徐建華