Apabila menyesuaikan bahagian struktur seramik ketepatan, apakah teknik reka bentuk biasa untuk mengelakkan keretakan dan ubah bentuk?

Dalam aplikasi pembuatan dan perindustrian termaju, seramik ketepatan (seperti alumina, zirkonia, silikon nitrida, silikon karbida) telah menjadi bahan teras yang amat diperlukan kerana kekerasannya yang tinggi, rintangan haus, rintangan suhu tinggi dan rintangan kakisan. Walau bagaimanapun, disebabkan oleh sifat kerapuhan bahan seramik yang tinggi dan pengecutan isipadu teruk yang dihadapi semasa pensinteran suhu tinggi (kadar pengecutan biasanya dalam 15% kepada 25% ), reka bentuk dan pembuatan bahagian strukturnya amat mencabar. Reka bentuk struktur yang tidak rasional selalunya membawa kepada keretakan, meledingkan dan ubah bentuk produk semasa pensinteran, pemesinan atau perkhidmatan sebenar.

Panduan ini secara sistematik meringkaskan teknik anti retak reka bentuk teras, strategi anti-ubah bentuk dan spesifikasi pemadanan proses dalam proses penyesuaian bahagian struktur seramik ketepatan, bertujuan untuk membantu jurutera reka bentuk mengoptimumkan struktur produk, meningkatkan hasil dan mengurangkan kos pengeluaran.

1. Tiga perkara utama sifat bahan seramik dan penyesuaian

Sebelum memulakan sebarang projek penyesuaian seramik, tiga elemen teras yang saling menyekat berikut mesti diperiksa dari perspektif global.

1. Pemilihan bahan

Sifat fizikal dan kimia bahan menentukan had prestasi atas bahagian struktur. Jadual berikut menyenaraikan ciri teras dan senario aplikasi biasa bagi empat bahan seramik ketepatan arus perdana.

2. Ketepatan dimensi dan elaun pemesinan

• Toleransi pensinteran: Disinter terus " badan hijau " menjadi " bilet masak " Akhirnya, disebabkan pengecutan yang tidak sekata, toleransi biasanya hanya boleh dikawal dalam ±1% atau ±0.1mm Sekitar.
• Elaun penamat: Untuk keperluan ketepatan padanan yang sangat tinggi (seperti tahap mikron μm ) antara muka mesti diketepikan semasa reka bentuk 15mm-0.3mm elaun mengisar roda pengisar berlian.

3. Padanan proses pengacuan

Pilih proses mengikut kumpulan pengeluaran dan kerumitan struktur: menekan kering sesuai untuk kuantiti yang banyak bahagian rata mudah; menekan isostatik sejuk (CIP) Sesuai untuk saiz besar, bar atau kosong tiub; acuan suntikan seramik (CIM) Ia sesuai untuk bahagian kecil tiga dimensi dengan struktur yang sangat kompleks, tetapi kos pembukaan acuan adalah tinggi.

2. Kemahiran reka bentuk teras untuk anti-rekahan dan anti-ubah bentuk

1. Reka Bentuk Ketebalan Dinding: Mengejar " benar-benar seragam "

Ketebalan dinding yang tidak sekata adalah punca nombor satu keretakan pada bahagian seramik semasa pensinteran dan penyejukan. Kadar pengembangan dan pengecutan haba bahagian tebal dan bahagian nipis adalah berbeza, yang akan menghasilkan tekanan dalaman yang besar.

• Elakkan perbezaan dalam ketebalan: Cuba pastikan ketebalan dinding keseluruhan konsisten. Jika mesti ada perubahan ketebalan dalam struktur, peralihan cerun yang lembut harus digunakan dan dielakkan sama sekali 90° daripada perubahan mendadak.
• Proses lubang pengurangan berat: Untuk bahagian pepejal yang berat, lubang buta, melalui lubang atau lubang belakang (grooving) hendaklah direka bentuk untuk mengurangkan ketebalan setempat sambil memastikan kekuatan mekanikal.

2. Reka bentuk sudut: bulatan sudut akut penuh ( R spesifikasi sudut)

Seramik yang dihasilkan di sudut tajam " kepekatan tekanan " Amat sensitif. Sudut dalaman atau luaran yang tajam boleh menjadi punca keretakan dengan mudah apabila terkena kejutan haba atau tekanan mekanikal.

• dalam / Jejari sudut luar: Semua penjuru dan peralihan langkah mesti dibulatkan. Mengesyorkan dalaman R sudut sekurang-kurangnya lebih besar daripada 5mm (disyorkan R≥1.0mm ). Ruang membenarkan, R Semakin besar sudut, semakin tegar strukturnya.
• Memasang slot pembersihan sudut: Jika ia mesti dikekalkan kerana keperluan untuk memadankan bahagian logam 90° Untuk sudut kanan luaran, satu hendaklah direka bentuk ke dalam di sudut dalaman. " Undercut " atau " lubang buta " , alihkan kawasan pelepasan tekanan dari bucu sudut kanan.

3. Reka bentuk lubang dan tepi: Elakkan keretakan pensinteran dan kerepek tepi

Apabila membuka lubang (seperti lubang skru dan lubang pengurangan berat) pada bahagian seramik, kedudukan dan bentuk lubang mempunyai pengaruh yang besar terhadap kualiti acuan.

• Jarak tepi kritikal: Jarak dari dinding lubang ke pinggir luar kepingan seramik, serta jarak bersih antara dua lubang, mestilah lebih besar daripada diameter lubang. 5 kali. Jarak yang terlalu dekat akan menyebabkan kawasan yang lemah akan tercabut pada kedua-dua hujung semasa pengecutan pensinteran.
• Talang orifis: Tepi bukaan all through dan blind vias hendaklah direka bentuk 45°×0.3mm-0.5mm Chamfer untuk mengelakkan cipratan tepi semasa pengisaran berikutnya atau pemasangan sebenar.
• Elakkan lubang berbentuk: Cuba gunakan lubang bulat standard. Cuba elakkan mereka bentuk lubang panjang, lubang persegi atau lubang khas dengan bucu tajam. Lubang sedemikian mempunyai anisotropi yang jelas apabila mengecut dan terdedah kepada retakan mikro di sekelilingnya.

4. Hilangkan permukaan rata yang besar: lawan ubah bentuk meledingkan

Disebabkan oleh pengaruh graviti, geseran dan perbezaan kecil dalam suhu relau semasa pensinteran, bahagian rata yang besar dan nipis mudah terdedah kepada ubah bentuk meledingkan (biasanya dikenali sebagai " Bengkok Pisang " ).

• Tetapkan pengeras: Mereka bentuk rusuk pengukuh berbentuk silang, berbentuk tic atau jejari pada bahagian belakang kepingan rata boleh meningkatkan ketegaran dan mengunci arah pengecutan dengan ketara.
• Reka bentuk bos tempatan: Jika satah tertentu perlu digunakan sebagai permukaan sesentuh pemasangan, jangan jadikan seluruh satah besar menjadi permukaan sesentuh berketepatan tinggi. Bos tempatan yang kecil harus direka bentuk di sekeliling lubang skru atau titik pemasangan utama, dan hanya permukaan bos harus dikisar semasa penamat berikutnya. Ini bukan sahaja menjimatkan kos pemprosesan, tetapi juga berkesan mengelakkan kesan lengkungan pesawat secara keseluruhan.

5. Reka bentuk simetri: ketegangan pensinteran seimbang

Apabila bahagian seramik disinter di dalam relau, daya pengecutan secara relatifnya seimbang dalam semua arah. Jika strukturnya sangat tidak simetri, ia akan membawa kepada ketegangan tidak seimbang dan herotan keseluruhan.

• Simetri geometri: Cuba buat bahagian struktur mengekalkan simetri pusat, simetri paksi atau simetri bentuk pada tahap dua dimensi atau tiga dimensi.
• Ikatan kraf (rasuk sokongan kraf): Untuk bentuk bukaan tidak simetri (seperti C bentuk, U (struktur berbentuk), satu perlu ditambah secara buatan pada pembukaan semasa reka bentuk. " Rasuk sambungan proses sementara " , supaya ia mengekalkan struktur simetri gelung tertutup semasa pensinteran. Selepas pensinteran dan pengisaran, rasuk sementara dipotong dengan kepingan berlian.

Tiga. Helaian Penipu untuk Spesifikasi Reka Bentuk Bahagian Struktur Seramik Ketepatan

Jadual berikut meringkaskan amalan yang salah dan spesifikasi yang betul apabila mereka bentuk bahagian struktur seramik ketepatan untuk rujukan pantas oleh jurutera.

Nota: Semasa proses pembangunan projek sebenar, adalah amat disyorkan untuk menjalankan reka bentuk berorientasikan pembuatan dengan jurutera proses hadapan seramik secepat mungkin selepas draf pertama reka bentuk struktur selesai ( DFM ) semakan untuk mengoptimumkan lagi dimensi berdasarkan sifat mekanikal bahan tertentu.