一、氧化鋯陶瓷材料的主要性能

與傳統鋼質材料相比,氧化鋯陶瓷材料有許多優異的性能:

1.硬度高,耐磨性好。氧化鋯的硬度高,其硬度均在1150HV以上,而淬火鋼的硬度為500~800HV,由于硬度高,氧化鋯的耐磨性比合金鋼要優良許多。

2.耐腐蝕,抗氧化性強。氧化鋯陶瓷材科抗酸堿腐蝕,不生銹,保養方便,適合在惡劣的環境下使用。

3.溫度線膨脹系數適宜。由于大部分零件都是鋼質材料的,硬質合金的溫度膨脹系數和鋼質零件的差別比較大,氧化鋯陶瓷材料的溫度線膨脹系數((9.8 土1)x10-6/℃)和鋼的溫度線膨脹系數((11.5 ±1)×10-6/℃))很接近,使用氧化鋯陶瓷針規進行測量可以忽略由于溫度變化引起的測量誤差,可以保證測量準確性,提高測量效率。

4.材質穩定性高。我們選用的氧化鋯材料是加入氧化釔作為穩定劑的四方晶格結構,具有良好的穩定性。

5.強度高、韌性好。經相變增韌后的四方相氧化鋯陶瓷,強度和韌性有了很大提高。

6.總之,氧化鋯陶瓷材料具有硬度高、耐磨性好、耐腐蝕、熱膨脹系數和鋼質材料比較匹配、材料穩定性好的優點,它克服了合金鋼硬度較低、硬質合金韌性較差的缺點,可以將針規的使用壽命提高5~6倍。

二、主要加工流程及關鍵工藝

陶瓷針規的主要加工工藝流程:壓制成形→燒結→磨削→研磨→檢測。下面就對對成形和燒結工藝不進行描述,主要講述從磨削到檢測的工藝原理和其中的技術難點及加工工藝中應該注意的一些問題。

1.磨削加工

陶瓷針規毛坯料經燒結成形后,尺寸和表面質量很差,先采用無心磨床對陶瓷針規毛坯進行磨削加工,主要是去除表面燒結層和初步控制尺寸,分為兩個工序:①粗磨,主要是去除針規表面的燒結層,并控制其直線度誤差,為提高工作效率可以采用大進給量、高速的方式加工,但要注意進給量不要過大,避免陶瓷針規由于加工受力過大而折斷。②精磨,主要是為了提高針規的圓柱度、圓度、尺寸公差,給后續加工提供一個良好的加工基礎,在這個工序中要控制好磨削加工的各個技術參數,包括砂輪的粒度、進給量、砂輪速度、支板的形狀和尺寸等。

2.粗研加工

利用研磨的方法對陶瓷針規的圓柱表面進行加工。在研磨中要注意控制好研磨壓力、研磨速度及研磨液等參數,以保證陶瓷針規的圓柱度、圓度達到一定的要求。

3.精研加工

對陶瓷針規進行拋光加工,在保證圓柱度、圓度的前提下,提高針規表面的粗糙度,并使尺寸公差達到規定要求。在加工中要注意研磨速度、研磨時間、研磨液濃度,在保證尺寸公差和形位公差的前提下,盡量降低陶瓷針規的表面粗糙度。

三、加工精度檢測

陶瓷針規的精度主要體現在測量段的尺寸公差、圓度、表面粗糙度等方面。GB 1957-81《光滑極限量規》及JJG 343-1996《光滑極限量規》中對IT6級針規的精度要求是:圓度≤1μm;表面粗糙度Ra≤0.05μm;直徑0.5~6μm,長度一般為30~50mm,直徑誤差為±1μm。

我們使用安裝了七筋工作臺的接觸式干涉儀,以二等陶瓷量塊作為基準,采用比較測量方法對陶瓷針規進行檢測,分別測量針規的兩端和中間三個截面,在測量同一截面時,每測量一次要轉動90°,取四次測量值的平均值作為此截面的直徑尺寸,各個截面的尺寸差作為針規的直徑尺寸偏差。測量結果如下:直徑誤差為±1μm,圓度誤差為≤0.8μm,表面粗糙度為≤0.02μm。

由此可見,各檢測項目的誤差均在國標控制之內,因此比較測量方法完全可以用于陶瓷針規直徑尺寸的檢測。此方法的優點是,設備的通用性高,可以減少設備的重復購置,測量精度很高;缺點是對檢驗員的水平要求較高,需要有豐富的測量經驗,測量效率相對低一些,不適合大批量生產。

氧化鋯陶瓷針規.png


2021-03-18

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