Soluciones Avanzadas de Mecanizado CNC para Cerámicas

Mecanizado de materiales cerámicos

Como material ampliamente usado en artículos cotidianos desde relojes hasta cuchillos, ladrillos y cerámica, mecanizar cerámicas puede ser una gran forma de expandir la cartera de materiales de una empresa. Aunque tradicionalmente se hacen usando un horno, mecanizarlas puede ser un empeño útil que da a tu taller un punto de venta único.

Como clase de material, las cerámicas vienen en una variedad de formas y mecanizarlas puede ser complicado. Sin embargo, son únicas en su aspecto y tacto, tienen un gran nivel de resistencia a la compresión (aunque menos en términos de resistencia a la tracción) y proporcionan una base decente para una serie de diferentes productos.

El mecanizado CNC de cerámicas puede ser un poco desafiante si ya han sido sinterizadas. Estas cerámicas procesadas y endurecidas pueden suponer un reto considerable ya que los desechos y trozos volarán por todas partes. Las piezas cerámicas pueden mecanizarse más eficazmente antes de la etapa final de sinterización ya sea en su estado compacto "verde" (polvo no sinterizado) o en la forma "bizcocho" pre-sinterizada.

Generalmente, métodos de mecanizado como fresado, taladrado, torneado pueden aplicarse a piezas cerámicas en estado pre-sinterizado. En términos de herramienta, herramientas de acero rápido recubiertas de nitruro de titanio (TiN), herramientas de carburo de tungsteno y herramientas de diamante policristalino (PCD) se usan en mecanizado de cerámicas pre-sinterizadas. En el estado bizcocho, la tasa de remoción de material (MRR) que una herramienta de máquina puede lograr puede igualar la de aceros para herramientas y matrices.

En términos del estado sinterizado, el proceso de mecanizado más común es el rectificado. Con la ayuda de la rueda abrasiva, la máquina puede lograr un acabado superficial pulido. El rectificado de cerámicas también se hace mejor con refrigerante fluido que lubrica la región que se está rectificando. Para cerámicas sinterizadas es mejor usar ruedas unidas con resina con diamante sintético o natural de diferentes tamaños de grano prensados a diferentes concentraciones en resina polimérica.

Por supuesto, hay muchos tipos diferentes de cerámicas y todas tienen sus propias características. Estas son reglas generales pero estos procesos pueden variar.

Tipos de cerámicas

Macor

Macor es una cerámica de vidrio mecanizable propiedad de y producida por Corning Inc. Tiene un montón de aplicaciones en aeroespacial, médica y producción de semiconductores. Usar cerámicas de vidrio mecanizables es una forma rentable cuando se necesitan producir cantidades de bajo volumen pero los altos cargos por utillaje no son una opción. La temperatura de uso continuo de Macor es 800°C con una temperatura pico de 1.000°C. Su expansión térmica coincide con la mayoría de metales y vidrios de sellado. Macor también es no humectante, exhibe porosidad cero y, a diferencia de materiales dúctiles, no se deforma. Adicionalmente es un aislante efectivo a altos voltajes, varias frecuencias y altas temperaturas. Tampoco "desgasa" en entornos de vacío.

Alúmina

La alúmina tiene buenas propiedades mecánicas y eléctricas llevando a una amplia gama de aplicaciones. La alúmina puede producirse en una gama de purezas con aditivos diseñados para mejorar propiedades. Puede formarse usando una amplia variedad de métodos de procesamiento cerámico y puede mecanizarse o formarse para producir una amplia variedad de tamaños y formas. Además, puede unirse fácilmente a metales u otras cerámicas usando técnicas de metalizado y soldadura fuerte.

Nitruro de aluminio

El nitruro de aluminio exhibe una expansión térmica menor que la alúmina que coincide estrechamente con la expansión de obleas de silicio y puede ser metalizado, haciéndolo un material ideal para aplicaciones de semiconductores.

Silicato de alúmina (Lava)

El silicato de alúmina o Lava es un material cerámico mecanizable. Tiene una alta temperatura de uso, y excelentes propiedades aislantes térmicas/eléctricas.

Nitruro de boro

El nitruro de boro puede mecanizarse usando brocas de carburo estándar. BN exhibe alta resistencia eléctrica, constante dieléctrica baja y tangente de pérdida, baja expansión térmica, inercia química y buena resistencia al choque térmico. Con estas propiedades, BN se presta como material útil para componentes de vacío, varios componentes eléctricos y aplicaciones nucleares.

Vidrio (Pyrex, Vycor y materiales similares)

Varios tipos de vidrio se usan en muchas aplicaciones donde se requieren propiedades ópticas, alta resistencia al choque térmico y aislamiento.

Grafito

Como material cerámico basado en carbono, el grafito puede venir en varias densidades dependiendo de su estado polimérico. El grafito también tiene excelente resistencia al choque térmico y química, haciéndolo un material ideal para moldes, barcas de horno, ánodos de plateado y accesorios de soldadura fuerte.

Mulita

La mulita es un excelente material estructural debido a su estabilidad a alta temperatura, resistencia y resistencia a la fluencia. Tiene una constante dieléctrica baja y altas capacidades de aislamiento eléctrico. Aplicaciones típicas incluyen mobiliario de horno, tubo central de horno, piezas de intercambio de calor, piezas de aislamiento térmico y rodillos. Aunque la mulita es mecanizable, es más conveniente usar láser.

Mycalex

Con varios grados para elegir, variando en resistencia y rendimiento de temperatura, Mycalex es un excelente material aislante cerámico mecanizable que puede fabricarse en piezas complejas. Se usa a menudo para piezas pequeñas en equipamiento industrial.

Cuarzo

Con sus propiedades térmicas, químicas y ópticas superiores, el cuarzo a menudo se usa en campos de iluminación y semiconductores. Mejor hacerlo con herramientas de diamante, rectificado o chorro de agua. Las técnicas abrasivas son mucho más útiles que las de corte.

Carburo de silicio

El carburo de silicio es conocido por su alta dureza y resistencia a la abrasión. Aplicaciones comunes incluyen: sellos de bomba, componentes de válvula y piezas de desgaste intensivo. A pesar de los altos valores de dureza de este material, es sin embargo relativamente frágil y solo puede mecanizarse usando técnicas de rectificado con diamante. Típicamente, se produce en un horno de resistencia de grafito Acheson y puede formarse como polvo fino o masa unida, que debe triturarse y molerse antes de poder usarse como materia prima de polvo.

Esteatita

El coste de la esteatita es relativamente bajo comparado con otros materiales cerámicos. Es útil en aplicaciones donde el aislamiento y la resistencia a la temperatura son una preocupación.

Circonita

La circonita estabilizada ofrece resistencia química y a la corrosión a temperaturas bien por encima del punto de fusión de la alúmina. Estos caracteres la hacen un material bastante bueno para aplicaciones dentales y prótesis. Su alta dureza puede dificultar su mecanizado pero ayuda a procesarla a altas velocidades de corte (por encima de 670 m/minuto). Las cerámicas de circonita tienen la capacidad de absorber grandes cantidades de estrés relativas a otros materiales cerámicos. Exhibe la mayor resistencia mecánica y tenacidad a temperatura ambiente.

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