隨著材料科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,金屬間化合物、工業(yè)陶瓷、石英、光學(xué)玻璃、半導(dǎo)體等硬脆材料以及各種增韌、增強(qiáng)的新型復(fù)合材料等也已成為航空航天、國防科技、生物工程、精密工程、軍事工程和計(jì)算機(jī)工程等尖端領(lǐng)域中應(yīng)用極為活躍的先進(jìn)材料。由于這些材料的超精密表面成形十分困難,而且傳統(tǒng)的加工方法已不能滿足現(xiàn)代科技的要求,因此有關(guān)其精密、超精密磨削加工技術(shù)和材料的表面成形技術(shù)便成為當(dāng)今世界各國研究的熱點(diǎn)。
工業(yè)陶瓷的結(jié)構(gòu)與特性
工業(yè)陶瓷是典型的硬脆材料,與日常的陶瓷制件相對(duì)照,工業(yè)陶瓷一般定義為由氧、碳、硅、硼等材料燒結(jié)而成的材料。
工業(yè)陶瓷的另一個(gè)重要的力學(xué)性能是材料的導(dǎo)熱率。導(dǎo)熱率的高低影響著材料的切削過程及刀具的磨損等問題,它是材料切除過程中的一個(gè)重要參數(shù)。一般來說,作為工件的工業(yè)陶瓷的導(dǎo)熱率越低,加工中刀具的磨損將會(huì)越快,材料的可加工性就越差。
工業(yè)陶瓷磨削機(jī)理
磨削是零件獲得高尺寸精度、低表面粗糙度的主要方法。先進(jìn)工業(yè)陶瓷的磨削機(jī)理研究方面:80 年代初,F(xiàn)rank 和Lawn 首先建立了鈍壓痕器、尖銳壓痕器和接觸滑動(dòng)三種機(jī)理分析研究模型,提出了應(yīng)力強(qiáng)度因子公式K=αE ·P/C3/2;根據(jù)脆性斷裂力學(xué)條件K≥KC,導(dǎo)出了脆性斷裂的臨界載荷PBC=CB ·K;他又根據(jù)材料的屈服條件σ≥σr,導(dǎo)出了塑性變形模式下臨界載荷Prc =σ3r/γ3。其研究指出:工業(yè)陶瓷的去除機(jī)理通常為裂紋擴(kuò)展和脆性斷裂;而當(dāng)材料硬度降低、壓痕半徑小、摩擦劇烈、并且載荷小時(shí),就會(huì)出現(xiàn)塑性變形。
工業(yè)陶瓷在工業(yè)各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越多,工業(yè)陶瓷的機(jī)械加工方法的研究也越來越顯得重要。今后在磨削理論日益完善以及先進(jìn)磨削加工設(shè)備的不斷研制前提下,磨削理論和磨削方法的研究將向更深一步發(fā)展。