Soluções Avançadas de Usinagem CNC para Cerâmicas

Como um material amplamente usado em itens do dia a dia, de relógios a facas, tijolos a cerâmica, usinar cerâmicas pode ser uma ótima maneira de expandir o portfólio de materiais de uma empresa. Embora sejam tradicionalmente feitas usando um forno, usiná-las pode ser um empreendimento útil que dá à sua oficina de usinagem um ponto de venda único.

Como uma classe de material, cerâmicas vêm em uma variedade de formas e usiná-las pode ser complicado. No entanto, são únicas em sua aparência e sensação, têm um ótimo nível de resistência à compressão (embora menos em termos de resistência à força de tração) e fornecem uma base decente para vários produtos diferentes.

Usinagem de Materiais Cerâmicos

A usinagem CNC de cerâmicas pode ser um desafio se já foram sinterizadas. Essas cerâmicas processadas e endurecidas podem representar um desafio significativo, pois detritos e lascas voarão para todo lado. Peças cerâmicas podem ser usinadas de forma mais eficaz antes do estágio final de sinterização, seja em seu estado compacto "verde" (pó não sinterizado) ou na forma "biscoito" pré-sinterizada.

Geralmente, métodos de usinagem como fresamento, furação, torneamento podem ser aplicados a peças cerâmicas no estado pré-sinterizado. Em termos de ferramentas, ferramentas de aço rápido revestidas com nitreto de titânio (TiN), ferramentas de carboneto de tungstênio e ferramentas de diamante policristalino (PCD) são usadas na usinagem de cerâmicas pré-sinterizadas. No estado biscoito, a taxa de remoção de material (MRR) que uma ferramenta de máquina pode alcançar pode igualar a de aços para ferramentas e matrizes.

Em termos do estado sinterizado, o processo de usinagem mais comum é a retificação. Com o auxílio da roda abrasiva, a máquina pode alcançar um acabamento superficial polido. A retificação de cerâmicas também é melhor feita com refrigerante fluido que lubrifica a região sendo retificada. Para cerâmicas sinterizadas, é melhor usar rodas ligadas a resina com diamante sintético ou natural de diferentes tamanhos de grão prensados em diferentes concentrações em resina polimérica.

Claro, existem muitos tipos diferentes de cerâmicas e todas têm suas próprias características. Estas são regras gerais, mas esses processos podem variar.

Tipos de Cerâmicas

Macor

Macor é uma cerâmica de vidro usinável pertencente e produzida pela Corning Inc. Tem várias aplicações em aeroespacial, médica e produção de semicondutores. Usar cerâmicas de vidro usináveis é uma maneira custo-eficiente quando quantidades de volume menor precisam ser produzidas, mas altas taxas de ferramental caro não são uma opção. A temperatura de uso contínuo do Macor é 800°C com temperatura de pico de 1.000°C. Sua expansão térmica combina com a maioria dos metais e vidros de vedação. Macor também é não molhável, exibe porosidade zero e, diferente de materiais dúcteis, não se deforma. Além disso, é um isolante eficaz em altas tensões, várias frequências e altas temperaturas. Também não "libera gases" em ambientes de vácuo.

Alumina

Alumina tem boas propriedades mecânicas e elétricas levando a uma ampla gama de aplicações. Alumina pode ser produzida em uma gama de purezas com aditivos projetados para melhorar propriedades. Pode ser formada usando uma ampla variedade de métodos de processamento cerâmico e pode ser usinada ou formada para produzir uma ampla variedade de tamanhos e formas. Além disso, pode ser prontamente unida a metais ou outras cerâmicas usando técnicas de metalização e brasagem.

Nitreto de alumínio

Nitreto de alumínio exibe expansão térmica menor que alumina, que combina de perto com a expansão de wafers de silício e pode ser metalizado, tornando-o um material ideal para aplicações de semicondutores.

Silicato de alumina (Lava)

Silicato de alumina ou Lava é um material cerâmico usinável. Tem alta temperatura de uso e excelentes propriedades isolantes térmicas/elétricas.

Nitreto de boro

Nitreto de boro pode ser usinado usando brocas de carboneto padrão. BN exibe alta resistência elétrica, constante dielétrica baixa e tangente de perda baixa, expansão térmica baixa, inércia química e boa resistência a choque térmico. Com essas propriedades, BN se empresta como um material útil para componentes de vácuo, vários componentes elétricos e aplicações nucleares.

Vidro (Pyrex, Vycor e materiais similares)

Vários tipos de vidro são usados em muitas aplicações onde alta resistência a choque térmico óptica e propriedades isolantes são requeridas.

Grafite

Como um material cerâmico baseado em carbono, grafite pode vir em várias densidades dependendo de seu estado polimérico. Grafite também tem excelente resistência a choque térmico e química, tornando-o um material ideal para moldes, barcos de forno, ânodos de revestimento e fixações de brasagem.

Mulita

Mulita é um excelente material estrutural devido à sua alta estabilidade de temperatura, resistência e resistência a fluência. Tem constante dielétrica baixa e altas capacidades de isolamento elétrico. Aplicações típicas incluem Móveis de Forno, tubo central de forno, peças de troca de calor, peças de isolamento térmico e rolos. Embora a mulita seja usinável, é mais conveniente usar laser.

Mycalex

Com vários graus para escolher, variando em resistência e desempenho de temperatura, Mycalex é um excelente material isolante cerâmico usinável que pode ser fabricado em peças complexas. É frequentemente usado para peças pequenas em equipamentos industriais.

Quartzo

Com suas propriedades térmicas, químicas e ópticas superiores, quartzo frequentemente é usado nos campos de iluminação e semicondutores. Melhor fazer isso com ferramentas de diamante, retificação ou jateamento de água. Técnicas abrasivas são muito mais úteis que quaisquer de corte.

Carbeto de silício

Carbeto de silício é conhecido por sua alta dureza e resistência à abrasão. Aplicações comuns incluem: selos de bomba, componentes de válvula e peças de desgaste intensivo. Apesar dos altos valores de dureza deste material, é no entanto relativamente frágil e só pode ser usinado usando técnicas de retificação com diamante. Tipicamente, é produzido em um forno de resistência de grafite Acheson e pode ser formado como um pó fino ou uma massa ligada, que deve ser triturada e moída antes de poder ser usada como matéria-prima de pó.

Estatita

O custo da Estatita é relativamente baixo quando comparado com outros materiais cerâmicos. É útil em aplicações onde isolamento e resistência à temperatura são uma preocupação.

Zircônia

Zircônia estabilizada oferece resistência química e corrosão a temperaturas bem acima do ponto de fusão da alumina. Esses caracteres a tornam um material muito bom para aplicações dentárias e próteses. Sua alta dureza pode torná-la difícil de usinar, mas ajuda a processá-la em altas velocidades de corte (acima de 670m/minuto). Cerâmicas de zircônia têm a capacidade de absorver grandes quantidades de tensão relativas a outros materiais cerâmicos. Exibe a mais alta resistência mecânica e tenacidade à temperatura ambiente.

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