中國(guó)粉體網(wǎng)訊 目前市面上關(guān)于陶瓷材料的成型技術(shù)、燒結(jié)技術(shù)等方面研究較集中，而對(duì)后加工工藝研究偏少，本文則帶你了解現(xiàn)有的陶瓷材料的后加工工藝。
陶瓷材料的后加工可根據(jù)陶瓷的形狀、加工精度、表面粗糙度、加工效率和加工成本等因素選擇不同的加工方法。常見的陶瓷加工方式主要有：機(jī)械加工、激光加工、超聲波加工、磨料水射流加工、微波加工、電加工等方式。
機(jī)械加工
機(jī)械加工方法主要有車削、鉆削、銑削、磨削、研磨拋光等。
陶瓷材料車削一般選用金剛石或立方氮化硼刀具。由于陶瓷材料硬度和脆性非常大，車削加工難以保證其精度要求，并且影響加工效率，故車削加工應(yīng)用不多，基本上還處于研究階段。
陶瓷材料鉆削是使用直徑很小的金剛石砂輪作為專用鉆頭，利用鉆頭端部磨粒的微切削作用從而實(shí)現(xiàn)材料的破壞去除。
陶瓷材料銑削通常選用超硬刀如金剛石銑刀進(jìn)行銑削的一種加工方法，在高頻斷續(xù)的切削力作用下使材料去除。然而，在銑削過程中，高頻沖擊力作用力容易導(dǎo)致加工表面發(fā)生脆斷，振動(dòng)則會(huì)導(dǎo)致瞬間去除深度的變化，降低表面質(zhì)量。
陶瓷材料的磨削加工是目前已有加工方法中應(yīng)用最多的一種。利用金剛石磨針或砂輪與工件之間互相摩擦，使材料通過塑性變形、脆性斷裂等方式去除。磨削加工中，切屑的清除是一大問題，一般采用冷卻液清洗。冷卻液不僅起到?jīng)_洗切屑粉末的作用，而且可以降低磨削區(qū)溫度，提高磨削質(zhì)量，減少磨粒周圍粘結(jié)劑的熱分解等。金剛石顆粒大小是影響陶瓷工件表面質(zhì)量的又一主要原因，顆粒愈大，所加工表面粗糙度愈大，但加工效率愈高。在磨削加工陶瓷材料時(shí)，加工過程中受力不均易使裂紋產(chǎn)生。
在工業(yè)生產(chǎn)的某些領(lǐng)域，僅靠磨削是達(dá)不到陶瓷件表面光潔度要求的，通常要采用研磨和拋光。陶瓷材料韌性小，脆性大，其強(qiáng)度很容易受表面裂痕的影響。加工表面愈粗糙，表面裂紋愈大，愈易產(chǎn)生應(yīng)力集中，工件強(qiáng)度愈低。因此，研磨不僅是為了達(dá)到一定的粗糙度和高的形狀精度，而且也是為了提高工件的強(qiáng)度。拋光是采用軟質(zhì)拋光器和細(xì)粉磨粒以較低的壓力作用于工件的一種精加工過程。
激光加工
隨著陶瓷產(chǎn)品廣泛應(yīng)用，對(duì)產(chǎn)品規(guī)�；庸ば屎统杀究刂铺岢隽烁咭�，針對(duì)陶瓷切割劃線，一些常見的加工方式已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品高效率、低成本發(fā)展的需求。激光作為一種非接觸式的高能束精密加工技術(shù)，具有高效可控、熱影響區(qū)小、無切削作用力、無刀具磨損，以及可加工高硬度、高脆性、高熔點(diǎn)等難加工材料的特點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。
激光加工原理是利用高功率密度的均勻激光束作為熱源，通過激光器光路整合聚焦在材料表面，使局部位置瞬時(shí)產(chǎn)生高溫達(dá)到材料的熔化或氣化溫度，從而實(shí)現(xiàn)材料切割加工。缺點(diǎn)是激光加工過程中產(chǎn)生的大量熱量易使工件表面形成裂紋與發(fā)生氧化。
目前，對(duì)陶瓷激光加工主要有CO2激光器、光纖激光器、紫外激光器、皮秒激光器等。
激光切割原理示意圖
超聲波加工
超聲波加工是利用超聲振動(dòng)工具在有磨料的液體介質(zhì)中或干磨料中產(chǎn)生磨料的沖擊、拋磨、液壓沖擊及由此產(chǎn)生的氣蝕作用來去除材料，或給工具或工件沿一定方向施加超聲頻振動(dòng)進(jìn)行振動(dòng)加工，或利用超聲振動(dòng)使工件相互結(jié)合的加工方法。超聲波加工技術(shù)應(yīng)用于對(duì)陶瓷的銑削、打孔、磨削、車削、打磨等，可以有效解決陶瓷材料的加工難題，明顯降低切削力與加工損傷，減少刀具磨損量，抑制脆性材料邊緣破損，減少表面微裂紋的產(chǎn)生，提升工件的表面加工質(zhì)量。然而，超聲波加工的效率低，難以加工復(fù)雜曲面零件。
超聲波磨削加工示意圖
磨料水射流加工
水射流通常是利用增壓泵將水加壓至一定壓力，通過直徑較小的噴嘴后噴射出來的高能束射流，它是一種加工能力強(qiáng)、加工范圍廣的冷態(tài)加工技術(shù)。純水射流加工的水中無任何添加，僅利用純水經(jīng)高壓形成的高速射流的動(dòng)能作用在工件上，它的加工能力非常有限，對(duì)水的壓力依賴程度高。到20世紀(jì)70年代，為了提高水射流的沖擊力，人們開始在水中添加細(xì)小的固體顆粒，使射流束能量得到巨大的提升。這便是形成磨料水射流加工技術(shù)的開始。磨料水射流具有極強(qiáng)的破壞去除能力，加工工件的材料不受限制，如不銹鋼、巖石、陶瓷、鈦合金和高分子材料等。
磨料水射流加工原理示意圖（圖片來源：郭露露.電解機(jī)械銑削Al2O3陶瓷材料技術(shù)研究）
磨料水射流加工能力強(qiáng)、無熱影響、無刀具磨損，且屬于冷加工技術(shù)的范疇，在對(duì)材料的加工中，特別是在對(duì)各類難加工材料或熱敏材料的加工中顯示出了極大的優(yōu)勢(shì)，受到了制造業(yè)的廣泛關(guān)注。經(jīng)過多年的發(fā)展，磨料水射流技術(shù)面向不同加工需求逐漸形成了多種工藝方法，其中切割是磨料水射流技術(shù)應(yīng)用最廣泛和成熟的領(lǐng)域之一，然而，在磨料水射流切割后的工件上往往會(huì)出現(xiàn)拖尾、切口錐度等缺陷。
磨料水射流不同工藝方法的常見應(yīng)用及特征（圖片來源：王志敏.生物陶瓷磨料水射銑削表面質(zhì)量研究）
微波加工
微波加工的基本原理：當(dāng)微波進(jìn)入陶瓷內(nèi)部后，陶瓷分子會(huì)吸收一部分微波，陶瓷分子在微波高頻電場(chǎng)會(huì)相互摩擦，將振動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換為熱能量，從而去除材料。微波加工特點(diǎn)：穿透能力強(qiáng)，可以有效控制加工陶瓷微波。微波加工主要用在陶瓷的燒結(jié)、涂層、裂紋修復(fù)，也可以用來加工陶瓷孔。這種加工方法加工的陶瓷表面會(huì)出現(xiàn)灼燒情況，陶瓷表面粗糙度比較大。
微波鉆孔原理示意圖（圖片來源：郭露露.電解機(jī)械銑削Al2O3陶瓷材料技術(shù)研究）
電加工
電加工主要指電火花加工，對(duì)不導(dǎo)電的陶瓷材料來說，需借助輔助電極，將其置于陶瓷材料表面，輔助電極和工具電極之間留有一定間隙，兩者之間能形成電火花放電，直至將輔助電極擊穿，其上脫落的碎屑與從工作液中分解而出的碳在陶瓷表面形成新的導(dǎo)電層繼續(xù)放電，陶瓷表面材料被去除。
采用電火花加工技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜形狀工件的加工，但由于其對(duì)被加工材料的強(qiáng)導(dǎo)電性能的要求，只有借助輔助電極才可實(shí)現(xiàn)對(duì)絕緣陶瓷的加工，且加工效率低、加工精度不高，在加工表面產(chǎn)生的高熱量會(huì)導(dǎo)致其產(chǎn)生微裂紋，降低陶瓷的使役性能。
參考來源：
1.繆小進(jìn).磨料水射流切割機(jī)理及質(zhì)量提升方法研究
2.王志敏.生物陶瓷磨料水射銑削表面質(zhì)量研究
3.張浩等.氮化鋁陶瓷激光切割工藝技術(shù)研究
4.梅雪松等.電子陶瓷基板表面激光孔加工綜述
5.郭露露.電解機(jī)械銑削Al2O3陶瓷材料技術(shù)研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/長(zhǎng)安）
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