Bearbeitung von Gewinden für Aluminiumoxid-Keramik

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Aluminiumoxidkeramik wird aufgrund ihrer hohen Härte, hohen Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und anderer Eigenschaften häufig in der Luft- und Raumfahrt, der elektronischen Kommunikation, der Medizintechnik und anderen Bereichen eingesetzt. Ihre hohe Härte und Sprödigkeit machen jedoch auch die Gewindebearbeitung zu einer großen technischen Herausforderung.

1、 Herausforderungen und Lösungen bei der Bearbeitung von Aluminiumoxid-Keramik-Gewinden
Die Mohshärte von Aluminiumoxid-Keramik liegt nahe bei 9 und ist damit nach der von Diamant die zweithärteste, aber ihre Zähigkeit ist gering und sie ist anfällig für Probleme wie Kantenbruch und Fragmentierung während der Bearbeitung. Herkömmliche Metallbearbeitungsmethoden (z. B. normales Gewindeschneiden) lassen sich nur schwer direkt auf die Gewindebearbeitung von Aluminiumoxidkeramik anwenden und erfordern die folgenden technologischen Innovationen:

1. Besondere Ausrüstung: Durch die Verwendung einer keramischen Präzisionsschnitzmaschine kann die hochsteife Struktur Vibrationen reduzieren, und das Schutzsystem kann die Beschädigung der Werkzeugmaschine durch Keramikpulver wirksam isolieren.
2. Superharte Schneidwerkzeuge: Verwenden Sie Schneidwerkzeuge aus Diamant oder kubischem Bornitrid (CBN), um die Verschleißfestigkeit und die Schnittleistung zu verbessern.
3. Optimierung der Parameter: Reduzieren Sie die Schnittgeschwindigkeit, kontrollieren Sie die Vorschubgeschwindigkeit, minimieren Sie die Bearbeitungsbelastung und vermeiden Sie Materialschäden.

2、 Der Kernprozess der Aluminiumoxid-Keramik-Gewindebearbeitung

1. Zapfvorgang
   -Anwendbare Szenarien: Innengewindebearbeitung mit kleinem Durchmesser (<30mm) und mäßigen Präzisionsanforderungen.
   -Technische Punkte:
   -Einsatz von flexiblen Gewindeschneidklammern zum Ausgleich von axialen Vorschubfehlern der Werkzeugmaschine und zur Gewährleistung einer präzisen Teilung.
   -Programmierung erfordert eine genaue Abstimmung von Spindeldrehzahl und Vorschub (Vorschub = Drehzahl x Steigung) sowie die Steuerung von Rechts-/Linksgewinden durch G84/G74-Befehle.
2. Bearbeitung von Fräsgewinden
   -Vorteile: Geeignet für die Bearbeitung von Gewinden mit großem Durchmesser und hoher Präzision, mit einer Standzeit, die mehr als 10 Mal so hoch ist wie die von Gewindebohrern.
   -Umsetzungsmethode: Durch ein dreiachsiges CNC-Verbindungssystem wird das Gewindefräsen mit Hilfe von G02/G03-Spiralinterpolationsanweisungen durchgeführt, die eine flexible Anpassung des Durchmessers unterstützen und besonders für tiefe Gewinde und große Steigungsanforderungen geeignet sind.
3. Ultraschallunterstützte Bearbeitung
   -Prinzip: Nutzung von Hochfrequenzvibrationen zur lokalen plastischen Verformung von Keramik, wodurch das Risiko eines Sprödbruchs verringert wird; geeignet für dünnwandige und komplexe Strukturgewinde.
   -Effekt: Die Oberflächenrauhigkeit kann Ra0,4 μ m erreichen, und die Bearbeitungsgenauigkeit wird um mehr als 30% verbessert.
4. Laserbearbeitung
   -Eigenschaften: Berührungslose Bearbeitung, kein Werkzeugverschleiß, geeignet für die Bearbeitung von Gewindestrukturen im Mikrometerbereich, kleine Wärmeeinflusszone, geeignet für elektronische Präzisionsbauteile.

3、 Sinterverfahren für die Bearbeitung von Aluminiumoxid-Keramik-Gewinden
Ein innovatives Verfahren zur Bearbeitung von Aluminiumoxid-Keramikgewinden ist die Gewindebildung durch Sintertechnik. Die einzelnen Schritte sind wie folgt:

1. Vorbereitung des Reifenrohlings: Trocknen Sie das Aluminiumoxid-Granulat und pressen Sie es mit einer isostatischen Presse, um den zu verarbeitenden Aluminiumoxid-Reifenrohling zu erhalten.
2. Gewindeverarbeitung: Verarbeiten Sie Gewinde auf dem Reifenrohling, um einen Reifenrohling mit Gewinden zu erhalten.
3. Segmentierte Kalzinierung mit Gradienten: Der Reifenrohling mit Gewinde wird kontinuierlich gesintert, wobei ein segmentierter Kalzinierungsprozess von Raumtemperatur bis 1600°C für 36h-58h verwendet wird, wobei die Temperatur kontinuierlich ansteigt und 34h-52h während des kontinuierlichen Sinterprozesses dauert. Nach dem Sintern wird er abgekühlt, um Aluminiumoxid-Keramikprodukte mit integrierten Gewinden zu erhalten.

Mit diesem Verfahren kann die Schrumpfungsrate der Aluminiumoxidkeramik beim Sintern streng kontrolliert werden, wodurch sichergestellt wird, dass die Gewindeteile nach dem Sintern einheitliche Spezifikationen und eine ausreichende Genauigkeit aufweisen.

4、 Kernpunkte der Qualitätskontrolle

1. Maßhaltigkeit: Echtzeit-Überwachung durch ein Koordinatenmessgerät, wobei die Toleranzen innerhalb von ± 0,01 mm kontrolliert werden.
2. Oberflächenbehandlung: Für die Spiegelbearbeitung wird eine Diamantpolierlösung mit einer Rauheit von ≤ Ra0,2 μ m verwendet.
3. Prüfung der Zusammensetzung: Analysieren Sie, um sicherzustellen, dass die Reinheit des Aluminiumoxids ≥ 99,5% ist, und vermeiden Sie Verunreinigungen, die die Leistung beeinträchtigen.

Durch die oben genannten Methoden und Verfahren wird das Problem der Fadenverarbeitung von Tonerde-Keramik effektiv gelöst werden können, was ihre Anwendung in weiteren Bereichen fördert.