Với sự phát triển liên tục của khoa học và công nghệ và sự cải thiện của sản xuất công nghiệp, các bộ phận gốm hiệu suất cao được làm từ các vật liệu gốm tiên tiến như alumina, zirconia, silicon nitride và nhôm nitride có hiệu suất tuyệt vời và phạm vi ứng dụng rộng rãi. Nó đã trở thành một động lực quan trọng cho sự đổi mới và phát triển công nghiệp. Bài viết này sẽ giới thiệu những ưu điểm, ứng dụng và khó khăn trong quá trình gia công của các bộ phận gốm hiệu suất cao, và hướng dẫn người đọc qua vật liệu quan trọng này.
Ưu điểm của các bộ phận gốm hiệu suất cao
Các thành phần gốm hiệu suất cao mang lại nhiều ưu điểm so với các thành phần kim loại và polymer truyền thống.
- Vật liệu gốm có khả năng chịu nhiệt độ cao tuyệt vời và có thể hoạt động trong thời gian dài trong môi trường nhiệt độ cao mà không bị hỏng.
- Vật liệu gốm có khả năng chống ăn mòn tốt và có thể được sử dụng trong thời gian dài trong các môi trường khắc nghiệt như axit và kiềm.
- Vật liệu gốm có hiệu suất cách điện tuyệt vời, độ cứng và khả năng chống mài mòn, và có thể chịu được các điều kiện làm việc như rung động tần số cao và căng thẳng cao.
Những ưu điểm này làm cho các bộ phận cấu trúc gốm có độ chính xác cao có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Các bộ phận gốm hiệu suất cao được sử dụng ở đâu?
- Alumina là vật liệu gốm mịn được sử dụng rộng rãi nhất, và nó thường được sử dụng trong các bộ phận cơ khí và chính xác do các tính chất cơ học và độ ổn định hóa học tuyệt vời của nó.
- Zirconia là một trong những loại gốm kỹ thuật có độ bền và độ dẻo dai cao nhất ở nhiệt độ phòng, và thường được sử dụng trong các bộ phận chống mài mòn, các bộ phận trượt, dụng cụ cắt, v.v.
- Silicon nitride có khả năng chống sốc nhiệt tuyệt vời và thường được sử dụng để chế tạo các thành phần cơ khí như vòng bi, cánh tuabin khí, vòng đệm cơ khí và khuôn vĩnh cửu.
- Nhôm nitride có độ dẫn nhiệt cao và khả năng tản nhiệt tốt, và thường được sử dụng làm vật liệu tản nhiệt cho các thiết bị điện tử.
Phân tích các khó khăn trong quá trình gia công
Quá trình gia công các bộ phận gốm hiệu suất cao gặp phải những khó khăn sau:
- Độ cứng và độ giòn cao: Trong quá trình sản xuất, các vấn đề như mòn dụng cụ, gãy và vỡ thành phần dễ xảy ra. Cần phải áp dụng công nghệ cắt và vật liệu dụng cụ thích hợp, cũng như kiểm soát lực và nhiệt độ gia công để đảm bảo tính toàn vẹn và độ chính xác.
- Kiểm soát quá trình nung ở nhiệt độ cao: Vật liệu gốm thường cần xử lý nung ở nhiệt độ cao để cải thiện độ đặc và các tính chất cơ học của chúng. Trong quá trình nung ở nhiệt độ cao, các vấn đề như co rút không đều, lỗ rỗng và biến dạng nung dễ xảy ra, ảnh hưởng đến độ chính xác kích thước và chất lượng bề mặt của các bộ phận. Do đó, cần phải kiểm soát chính xác nhiệt độ, thời gian và môi trường nung, và áp dụng các biện pháp quy trình nung thích hợp để khắc phục những vấn đề này.
- Yêu cầu chất lượng bề mặt cao: Các bộ phận gốm thường cần có chất lượng bề mặt cao để đáp ứng yêu cầu ứng dụng của chúng. Tuy nhiên, độ cứng và độ giòn cao của vật liệu gốm làm cho việc mài và đánh bóng bề mặt của chúng trở nên khó khăn, dễ bị trầy xước và khuyết tật bề mặt. Do đó, cần có các quy trình mài và đánh bóng đặc biệt, chẳng hạn như mài siêu âm, đánh bóng điện phân, v.v., để có được bề mặt chất lượng cao.
- Yêu cầu độ chính xác gia công cao: Các bộ phận gốm thường yêu cầu độ chính xác gia công cao để đáp ứng các yêu cầu lắp ráp và sử dụng phức tạp. Do độ cứng và độ giòn cao của vật liệu gốm, các vấn đề như tích lũy lỗi gia công và độ không ổn định kích thước dễ xảy ra. Do đó, cần phải sử dụng thiết bị và quy trình gia công có độ chính xác cao, chẳng hạn như gia công điều khiển số, gia công laser, v.v., để đảm bảo độ chính xác kích thước và sự đồng nhất hình dạng hình học của các bộ phận.
