마코 세라믹 가공의 어려움과 해결책은 무엇인가요?

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마코르는 미국 코닝사에서 개발한 고성능 세라믹 소재로, 주로 플루오로바이오타이트와 붕규산 유리로 구성되어 있습니다. 세라믹의 고온 저항성, 단열성, 기계적 강도에 금속과 유사한 가공성을 갖추고 있어 정밀 기기, 반도체, 항공 우주 및 기타 분야에 적합합니다. 하지만 아직까지 세라믹을 가공하는 데는 다음과 같은 많은 어려움이 있습니다. 마코르 세라믹높은 취성, 쉬운 모서리 파손, 빠른 공구 마모와 같은 문제점이 있습니다. 이 글에서는 마코 세라믹의 가공상의 어려움을 자세히 분석하고 그에 맞는 해결책을 제시합니다.

마코 세라믹 처리의 어려움
높은 경도와 취성
Macor 세라믹은 기존의 알루미나 또는 실리콘 카바이드 세라믹보다 가공이 쉽지만 경도가 여전히 상대적으로 높고(Mohs 경도 약 4~5), 부서지기 쉽고 절삭 시 미세 균열이나 모서리 파손이 발생하여 가공 정확도 및 표면 품질에 영향을 미칩니다.

심각한 공구 마모
Macor에는 운모와 유리상이 존재하기 때문에 가공 중 절삭 공구(특히 고속 강철 또는 경질 합금 공구)에 상당한 마모를 유발하여 공구 수명을 단축하고 가공 비용을 증가시킬 수 있습니다.

낮은 열팽창 계수, 열 스트레스에 취약함
Macor의 열팽창 계수는 상대적으로 낮으며(약 9.3 × 10 -⁶/° C) 고속 가공 시 국부적인 온도 상승으로 인해 열 응력 집중이 발생하여 치수 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다.

표면 거칠기 제어의 어려움
Macor 세라믹은 소재 박리 또는 공구 진동으로 인해 선삭, 밀링 또는 드릴링 중에 표면 거칠기(Ra)가 준수되지 않아 후속 조립 또는 밀봉 성능에 영향을 미치기 쉽습니다.

낮은 처리 효율성
소재 손상을 방지하기 위해 더 낮은 절삭 속도와 이송 속도를 사용해야 하기 때문에 Macor의 가공 효율은 일반적으로 금속 소재보다 낮기 때문에 생산 비용이 증가합니다.

마코 세라믹 가공을 위한 솔루션
적절한 도구 재질 및 기하학적 매개변수 선택
-도구 재질: 경도가 높고 내마모성이 우수하여 공구 마모를 크게 줄일 수 있는 다결정 다이아몬드(PCD) 또는 입방정 질화 붕소(CBN) 공구를 사용하는 것이 좋습니다.
-절삭 공구의 기하학적 매개변수: 큰 경사각(10 ° -15 °)과 날카로운 절삭 날을 채택하여 절삭 저항을 줄이고 재료 균열을 방지합니다.

절단 매개변수 최적화
-절삭 속도(Vc): 50-150m/분 사이에서 제어하는 것이 좋습니다. 너무 높으면 공구가 과열될 수 있고 너무 낮으면 효율성에 영향을 미칩니다.
-피드 속도(f): 일반적으로 0.02~0.1mm/회전 사이에서 선택되며, 과도한 이송 속도는 절삭력을 증가시키고 모서리 파손을 초래할 수 있습니다.
-절단 깊이(ap): 거친 가공의 경우 0.2~0.5mm, 정밀 가공의 경우 0.05~0.1mm로 제어해야 합니다.

냉각 및 윤활 조치 채택
-건식 절단: Macor는 일반적으로 건식 절단을 사용할 수 있지만 칩 축적과 2차 마모를 방지하기 위해 칩 제거에 주의를 기울여야 합니다.
-미세 윤활(MQL): 높은 가공 정확도가 필요한 경우 아주 소량의 절삭유(알코올 또는 탈이온수 등)를 사용하여 마찰과 온도 상승을 줄일 수 있습니다.

클램핑 안정성 향상
-무리한 고정력으로 인한 자료 파손을 방지하기 위해 부드러운 집게 또는 특수 고정 장치를 사용합니다.
-진동이 가공 품질에 미치는 영향을 줄이기 위해 진공 흡입 컵 또는 저융점 합금을 고정용으로 사용합니다.

특수 처리 방법 채택(비전통적 처리)
-레이저 처리: 고정밀 마이크로 홀 또는 복잡한 윤곽 가공에 적합하지만 열 영향 영역에 대한 제어가 필요합니다.
-초음파 가공(USM): 고경도 세라믹의 정밀 가공에 적합하며 기계적 응력을 줄일 수 있습니다.
-전기 방전 가공(EDM): Macor 자체는 비전도성이지만 보조 전극이나 코팅 방법을 통해 부분적인 가공 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

포스트 프로세싱 및 표면 최적화
-연마: 다이아몬드 연마 페이스트 또는 화학적 기계적 연마(CMP)를 사용하여 표면의 매끄러움을 개선합니다.
-코팅: 적용 요건에 따라 내마모성을 높이기 위해 니켈 도금 또는 기타 표면 처리를 적용할 수 있습니다.

마코 세라믹은 뛰어난 성능으로 인해 고정밀 분야에서 널리 사용되고 있지만, 가공상의 어려움은 주로 높은 취성, 빠른 공구 마모, 표면 품질 관리의 어려움으로 나타납니다. 공구 선택, 절삭 파라미터, 냉각 방법을 최적화하고 특수 가공 기술을 채택하면 가공 효율과 수율을 크게 향상시킬 수 있습니다.

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