Usinagem CNC para Cerâmica

Como um material amplamente utilizado em itens do dia a dia, de relógios a facas, tijolos e cerâmicas, a usinagem de cerâmica pode ser uma ótima maneira de expandir o portfólio de materiais de uma empresa. Embora eles sejam tradicionalmente feitos usando um forno, a usinagem deles pode ser um esforço útil que dá à sua oficina mecânica um ponto de venda exclusivo.

Como classe de material, as cerâmicas vêm em uma variedade de formas e sua usinagem pode ser complicada. No entanto, eles são únicos em sua aparência, têm um grande 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

Cerâmicas de usinagem CNC podem ser um pouco desafiadoras se já tiverem sido sinterizadas. Essas cerâmicas endurecidas processadas podem representar um grande desafio, pois detritos e pedaços voarão por toda parte. As peças cerâmicas podem ser usinadas com mais eficiência antes do estágio final de sinterização, tanto em seu estado compacto “verde” (pó não sinterizado) quanto na forma “bisque” 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 bisque, o MRR que uma máquina-ferramenta pode alcançar pode corresponder ao dos aços para ferramentas e matrizes.

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

Claro, existem muitos tipos diferentes de cerâmica e todos eles têm suas próprias características. Essas são regras gerais, mas esses processos podem variar.

Tipos de cerâmica

Macor  

Macor é uma vitrocerâmica usinável de propriedade e produzida pela Corning Inc. Tem várias aplicações na produção aeroespacial, médica e de semicondutores. O uso de vitrocerâmica usinável é uma maneira econômica de fazer quando quantidades de menor volume precisam ser produzidas, mas cargas de ferramentas de alto preço não são uma opção. A temperatura de uso contínuo da Macor é de 800°C com um pico de temperatura de 1.000°C. Sua expansão térmica combina com a maioria dos metais e vidros de vedação. Macor também não molha, apresenta porosidade zero e, ao contrário dos materiais dúcteis, não se deforma. Além disso, é um isolante eficaz em altas tensões, várias frequências e altas temperaturas. Ele também não “desgaserá” em ambientes de vácuo.

Alumina

A alumina possui boas propriedades mecânicas e elétricas, levando a uma ampla gama de aplicações. A alumina pode ser produzida em uma variedade de purezas com aditivos projetados para melhorar as propriedades. Ele pode ser formado usando uma ampla variedade de métodos de processamento cerâmico e pode ser usinado ou formado para produzir uma ampla variedade de tamanhos e formas. Além disso, pode ser facilmente unido a metais ou outras cerâmicas usando técnicas de metalização e brasagem.

Nitreto de alumínio

O nitreto de alumínio apresenta menor expansão térmica do que a alumina que se aproxima da expansão das pastilhas de silício e pode ser metalizado, tornando-o um material ideal para aplicações de semicondutores.

Silicato de alumina (Lava)

O silicato de alumina ou Lava é um material cerâmico usinável. Tem uma alta temperatura de uso e excelentes propriedades de isolamento térmico/elétrico.

nitreto de boro

O nitreto de boro pode ser usinado usando brocas de metal duro padrão. O BN apresenta alta resistência elétrica, baixa constante dielétrica e tangente de perda, baixa expansão térmica, inércia química e boa resistência ao choque térmico. Com essas propriedades, o BN se presta a um material útil para componentes de vácuo, vários componentes elétricos e aplicações nucleares.

Vidro (Pyrex, Vycor e materiais semelhantes)

Vários tipos de vidro são usados ​​em muitas aplicações onde são necessárias alta resistência ao choque térmico e propriedades isolantes.

Grafite

Como um material cerâmico à base de carbono, o grafite pode ter várias densidades, dependendo do estado do polímero. O grafite também possui excelente resistência ao choque térmico e química, tornando-o um material ideal para moldes, barcos de forno, ânodos de galvanização e acessórios de brasagem.

Mulita

A mulita é um excelente material estrutural devido à sua estabilidade em altas temperaturas, força e resistência à fluência. Tem uma baixa constante dielétrica e alta capacidade de isolamento elétrico. As 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 o laser.

Mycalex

Com vários graus para escolher, variando em resistência e desempenho de temperatura, o 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, o quartzo é frequentemente usado nos campos de iluminação e semicondutores. Melhor fazer isso através de ferramentas de diamante, moagem ou jato de água. As técnicas abrasivas são muito mais úteis do que quaisquer técnicas de corte.

Carbeto de silício

O carboneto de silício é conhecido por sua alta dureza e resistência à abrasão. As aplicações comuns incluem:vedações de bombas, componentes de válvulas e peças de desgaste intenso. Apesar dos altos valores de dureza deste material, ele é relativamente frágil e só pode ser usinado usando técnicas de retificação de diamante. Normalmente, 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 em pó.

Esteatita

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

Zircônia

A zircônia estabilizada oferece resistência química e à corrosão a temperaturas bem acima do ponto de fusão da alumina. Esses caracteres o tornam um material muito bom para aplicações e próteses dentárias. Sua alta dureza pode dificultar a usinagem, mas ajuda a processá-la em altas velocidades de corte (acima de 670m/minuto). As cerâmicas de zircônia têm a capacidade de absorver grandes quantidades de estresse em relação a outros materiais cerâmicos. Apresenta a mais alta resistência mecânica e tenacidade à temperatura ambiente.

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