Как просверлить отверстия в алюмооксидной керамике

Глиноземистая керамика широко используются в таких областях, как электроника, аэрокосмическая промышленность и машиностроение, благодаря своей высокой твердости, износостойкости, хорошим изоляционным свойствам и химической стабильности. Однако их высокая твердость и хрупкость также создают большие проблемы при обработке, особенно на критическом этапе сверления отверстий.

1、 Традиционный метод штамповки
（1） Механическое бурение
Механическое сверление - это распространенный метод сверления, при котором обычно используются коронки из твердых сплавов или алмазные коронки. Сверло вращается с высокой скоростью и постепенно удаляет глиноземистый керамический материал за счет силы резания. Однако из-за высокой твердости глиноземистой керамики скорость износа сверл чрезвычайно высока, что часто требует замены сверла за короткий промежуток времени, что не только увеличивает стоимость обработки, но и снижает эффективность производства. Кроме того, сила резания, возникающая при механическом сверлении, относительно велика, что может легко вызвать трещины в керамических материалах и увеличить количество брака. Чтобы уменьшить количество трещин, необходимо строго контролировать такие параметры, как скорость сверления, скорость подачи и глубина резания.
（2） Ультразвуковое сверление
Ультразвуковое сверление - это использование высокочастотной вибрации ультразвуковых волн для создания высокоскоростных ударных и полирующих эффектов между головкой инструмента и алюмокерамическим абразивом, тем самым достигая цели сверления. Этот метод подходит для обработки небольших отверстий и отверстий неправильной формы, и может в определенной степени уменьшить появление трещин. По сравнению с механическим сверлением, ультразвуковое сверление имеет меньшую силу резания и относительно меньшее повреждение керамических материалов. Однако скорость обработки при ультразвуковом сверлении низкая, стоимость оборудования высокая, а технические требования к операторам также относительно высоки.

2、 Передовая технология бурения
（1） Электроискровое сверление
Электроискровое сверление - это бесконтактный метод обработки, который использует высокую температуру, создаваемую разрядом, для локального расплавления или испарения алюмооксидной керамики, что позволяет достичь цели сверления отверстий. В процессе электроискрового сверления между электродом и керамическим материалом сохраняется определенный зазор, а между электродом и материалом образуется канал разряда под действием высокого напряжения, создаваемого импульсным источником питания. Высокая температура, возникающая во время разряда, может быстро расплавить и испарить керамические материалы, образуя крошечные ямки. По мере увеличения количества разрядов эти ямки постепенно соединяются, образуя отверстия. Электроискровое сверление не ограничено твердостью материала и может обрабатывать отверстия различных форм и размеров с высокой точностью обработки и хорошим качеством поверхности. В то же время, благодаря отсутствию механической силы резания во время обработки, удается избежать проблемы трещин в керамических материалах, вызванных напряжением. Однако стоимость оборудования для электроэрозионного сверления относительно высока, скорость обработки относительно низкая, а на поверхности обработки образуется определенная толщина разрушенного слоя, который требует последующей обработки.
（2） Лазерное сверление
Лазерное сверление - это использование лазерных лучей с высокой плотностью энергии для мгновенного расплавления и испарения глиноземистых керамических материалов, в результате чего образуются отверстия. Лазерные лучи обладают преимуществами концентрации энергии и хорошей направленности, что позволяет передавать энергию керамическим материалам за очень короткий промежуток времени, вызывая их быстрый нагрев выше температуры плавления. В процессе лазерного сверления такие параметры, как мощность лазерного луча, длительность импульса и положение фокусировки, оказывают значительное влияние на качество и эффективность сверления. Благодаря точному контролю этих параметров можно добиться точной обработки отверстий различного диаметра и глубины. Лазерное сверление имеет такие преимущества, как высокая скорость обработки, высокая точность и бесконтактная обработка, что позволяет эффективно избежать проблемы трещин в керамических материалах, вызванных напряжением. Кроме того, лазерное сверление позволяет добиться автоматизации обработки и повысить эффективность производства. Однако оборудование для лазерного сверления является дорогостоящим, с высокими эксплуатационными расходами и очень высокими техническими требованиями к операторам.
（3） Водоструйное бурение
Гидроабразивное бурение - это использование струй воды под высоким давлением с абразивными материалами для ударной резки алюмооксидной керамики, в результате чего достигается цель сверления отверстий. Когда струи воды под высоким давлением проходят через небольшие сопла, их скорость может в несколько раз превышать скорость звука, создавая мощную ударную силу. Под синергетическим воздействием абразивных материалов водяная струя может эффективно удалять керамические материалы. Водоструйное бурение имеет такие преимущества, как отсутствие зоны термического влияния и хорошее качество поверхности, что позволяет эффективно избежать проблемы трещин в керамических материалах, вызванных термическим повреждением. Между тем, гидроабразивное сверление может обрабатывать отверстия различных форм и размеров, с минимальным загрязнением окружающей среды в процессе обработки. Однако стоимость оборудования для гидроабразивного бурения относительно высока, требуются специализированные насосы высокого давления и системы транспортировки абразива, а скорость обработки относительно низкая.

3、 Предложения по выбору подходящих методов перфорации

1. Выбор зависит от диафрагмы и глубины: Для небольших и неглубоких отверстий лучше использовать ультразвуковое и лазерное сверление, поскольку они позволяют достичь высокой точности обработки при минимальном повреждении материала. Для больших и глубоких отверстий больше подходят механическое сверление и водоструйное сверление, хотя скорость обработки у них ниже, стоимость оборудования относительно ниже.
2. Учитывайте точность обработки и качество поверхности: Если предъявляются высокие требования к точности обработки и качеству поверхности, идеальными вариантами являются электроэрозионное и лазерное сверление, поскольку они позволяют добиться высокой точности обработки и хорошего качества поверхности. Однако стоимость оборудования для этих двух методов относительно высока.
3. Учитывайте эффективность и стоимость обработки: Если требуется высокопроизводительная обработка, лучше выбрать лазерное и гидроабразивное сверление, поскольку они отличаются высокой скоростью обработки.