Mecanizado CNC para Cerámica

Como material ampliamente utilizado en artículos cotidianos, desde relojes hasta cuchillos, ladrillos y cerámica, el mecanizado de cerámica puede ser una excelente manera de expandir la cartera de materiales de una empresa. Aunque tradicionalmente se fabrican en un horno, mecanizarlos puede ser un esfuerzo útil que le da a su taller de máquinas 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 únicos en su aspecto y tacto, tienen un gran nivel de resistencia a la compresión (aunque menos en términos de resistencia a la fuerza de tracción) y proporcionan una base decente para una serie de productos diferentes.

Mecanizado de materiales cerámicos

El mecanizado CNC de cerámica puede ser un desafío si ya se han sinterizado. Estas cerámicas endurecidas procesadas pueden representar un gran desafío ya que los escombros y los trozos volarán por todas partes. Las piezas de cerámica se pueden mecanizar con mayor eficacia antes de la etapa final de sinterización, ya sea en su estado compacto "verde" (polvo no sinterizado) o en forma de "bisque" presinterizado.

En general, los métodos de mecanizado como fresado, taladrado, torneado se pueden aplicar a las piezas de cerámica en estado presinterizado. En términos de herramientas, las herramientas de acero de alta velocidad recubiertas de nitruro de titanio (TiN), las herramientas de carburo de tungsteno y las herramientas de diamante policristalino (PCD) se utilizan en el mecanizado de cerámica presinterizada. En el estado de bizcocho, el MRR que puede alcanzar una máquina herramienta puede igualar el de los aceros para herramientas y matrices.

En cuanto al estado sinterizado, el proceso de mecanizado más habitual es el de rectificado. Con la ayuda de la rueda abrasiva, la máquina puede lograr un acabado superficial pulido. La molienda de cerámica también se realiza mejor con líquido refrigerante que lubrique la región que se está moliendo. Para la cerámica sinterizada es mejor utilizar muelas aglomeradas con resina con diamante natural o sintético de diferente tamaño de grano prensado a diferentes concentraciones en resina polimérica.

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

Tipos de Cerámica

Macor  

Macor es una vitrocerámica mecanizable propiedad de Corning Inc. y producida por ella. Tiene un montón de aplicaciones en la producción aeroespacial, médica y de semiconductores. El uso de vitrocerámicas mecanizables es una forma rentable de hacerlo cuando se necesita producir cantidades de volumen más bajas, pero los cargos por herramientas de alto precio no son una opción. La temperatura de uso continuo de Macor es de 800 °C con una temperatura máxima de 1000 °C. Su expansión térmica coincide con la mayoría de los metales y vidrios de sellado. Macor también no se humedece, no presenta porosidad y, a diferencia de los materiales dúctiles, no se deforma. Además, es un aislante efectivo a altos voltajes, varias frecuencias y altas temperaturas. Tampoco se "desgasifica" en entornos de vacío.

Alúmina

La alúmina tiene buenas propiedades mecánicas y eléctricas que dan lugar a una amplia gama de aplicaciones. La alúmina se puede producir en una variedad de purezas con aditivos diseñados para mejorar las propiedades. Puede formarse utilizando una amplia variedad de métodos de procesamiento cerámico y puede maquinarse o formarse para producir una amplia variedad de tamaños y formas. Además, se puede unir fácilmente a metales u otras cerámicas mediante técnicas de metalización y soldadura fuerte.

Nitruro de aluminio

El nitruro de aluminio exhibe una expansión térmica más baja que la alúmina que se asemeja mucho a la expansión de las obleas de silicio y puede metalizarse, lo que lo convierte en un material ideal para aplicaciones de semiconductores.

Silicato de alúmina (Lava)

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

Nitruro de boro

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

Vidrio (Pyrex, Vycor y materiales similares)

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

Grafito

Como material cerámico a base de carbono, el grafito puede tener varias densidades según su estado polimérico. El grafito también tiene una excelente resistencia química y al choque térmico, lo que lo convierte en un material ideal para moldes, botes de horno, ánodos de revestimiento y accesorios de soldadura fuerte.

Mulita

La mullita es un excelente material estructural debido a su estabilidad a altas temperaturas, resistencia y resistencia a la fluencia. Tiene una baja constante dieléctrica y alta capacidad de aislamiento eléctrico. Las aplicaciones típicas incluyen muebles de horno, tubo central de horno, piezas de intercambio de calor, piezas de aislamiento térmico y rodillos. Si bien la mullita se puede mecanizar, es más conveniente para el láser.

Mycalex

Con varios grados para elegir, que varían en resistencia y rendimiento de temperatura, Mycalex es un excelente material aislante de cerámica mecanizable que se puede fabricar en piezas complejas. A menudo se utiliza para piezas pequeñas en equipos industriales.

Cuarzo

Con sus propiedades térmicas, químicas y ópticas superiores, el cuarzo se usa a menudo en los campos de iluminación y semiconductores. Lo mejor es hacerlo con herramientas de diamante, esmerilado 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. Las aplicaciones comunes incluyen:sellos de bombas, componentes de válvulas y piezas de desgaste intensivo. A pesar de los altos valores de dureza de este material, es relativamente frágil y solo puede mecanizarse utilizando técnicas de rectificado con diamante. Por lo general, se produce en un horno de resistencia de grafito Acheson y se puede formar como un polvo fino o una masa ligada, que se debe triturar y moler antes de que se pueda usar como materia prima en polvo.

Esteatita

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

Zirconio

La zirconia estabilizada ofrece resistencia química y a la corrosión a temperaturas muy por encima del punto de fusión de la alúmina. Estos caracteres lo convierten en un material bastante bueno para aplicaciones dentales y prótesis. Su alta dureza puede dificultar el mecanizado, pero ayuda a procesarlo a altas velocidades de corte (superiores a 670 m/minuto). Las cerámicas de zirconio tienen la capacidad de absorber grandes cantidades de tensión en relación con otros materiales cerámicos. Exhibe la más alta resistencia mecánica y tenacidad a temperatura ambiente.

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