L'usinage de la céramique, un matériau largement utilisé dans les objets quotidiens allant des horloges et des couteaux aux briques et à la poterie, peut être une méthode formidable pour une entreprise pour augmenter sa gamme de matériaux. Leur usinage peut être une activité précieuse qui offre à votre atelier d'usinage un avantage marketing distinct. Pourtant, ils sont généralement fabriqués en utilisant un four comme méthode de fabrication.
La céramique est classée comme un type de matériau qui peut être usiné dans de nombreuses formes différentes, mais peut être difficile. Cependant, ils ont une apparence et une texture uniques en leur genre et un niveau élevé d'endurance à la compression (bien qu'un niveau inférieur d'endurance à la force de traction). Ils peuvent servir de base adéquate pour une variété de produits. De plus, ils sont assez résistants.
Matériaux céramiques traités par usinage
La céramique précédemment frittée peut être un obstacle lorsqu'elle est soumise à un usinage CNC. Ces céramiques traitées et durcies peuvent poser pas mal de difficultés car des morceaux et des débris voleront partout lorsqu'ils seront cassés. L'usinage des composants céramiques avant l'étape de frittage final peut être effectué avec le plus de succès lorsque les pièces sont soit dans leur état compact « vert » (poudre non frittée), soit sous leur forme « bisque » (pré-frittée).
Les techniques d'usinage telles que le fraisage, le perçage et le tournage peuvent, dans la plupart des cas, être utilisées sur des composants en céramique lorsqu'ils sont à l'état pré-fritté. L'usinage de céramiques préfrittées implique souvent l'utilisation d'outils en acier rapide revêtus de nitrure de titane (TiN), d'outils en carbure de tungstène et d'outils en diamant polycristallin (PCD). Le MRR qui peut être atteint par une machine-outil peut être comparable à celui des aciers à outils et matrices lorsque le matériau est au stade bisque.
Le meulage est le procédé d'usinage le plus utilisé lorsqu'il s'agit de matériaux sous forme frittée. L'équipement peut obtenir une finition de surface polie à l'aide de la meule abrasive. Lors du meulage de la céramique, un liquide de refroidissement qui lubrifie la zone meulée est recommandé pour des résultats optimaux. Lorsque vous travaillez avec de la céramique frittée, il est recommandé d'utiliser des meules à liant résine. Ces meules utilisent des diamants synthétiques ou naturels de différentes granulométries qui ont été compressés à différentes concentrations dans une résine polymère.
La céramique se décline en une gamme très diversifiée de variétés, chacune ayant ses qualités distinctives. Ce ne sont que quelques lignes directrices à suivre. Cependant, les procédures réelles peuvent différer.
Différents types de céramique
Donc, nous discutons ici de certains des nombreux types de céramiques.
Macor
Corning Inc. possède la vitrocéramique usinable connue sous le nom de Macor et la produit. Le matériau trouve une utilisation dans divers domaines, notamment l'aviation, la médecine et la fabrication de semi-conducteurs. Lorsque des quantités plus faibles doivent être fabriquées mais que des dépenses d'outillage élevées ne sont pas une option, l'utilisation de la vitrocéramique usinable est une approche économique pour réduire les coûts tout en répondant aux besoins de production. La température à laquelle Macor est utilisé en continu est de 800 degrés Celsius et sa température maximale est de 1 000 degrés Celsius. Il a une dilatation thermique comparable à celle de la plupart des métaux et verres d'étanchéité. Macor est en effet non mouillant, a une porosité nulle et, contrairement aux matériaux ductiles, il ne se déforme pas lorsqu'il est chauffé. De plus, il fonctionne bien comme isolant lorsqu'il est soumis à des tensions élevées, à des fréquences différentes et à des températures élevées. Dans des conditions de vide, il ne dégagera pas non plus de gaz.
Alumine
L'alumine peut être utilisée dans divers contextes grâce à ses qualités mécaniques et électriques favorables. Il peut être fabriqué en diverses puretés en l'associant à des ajouts destinés à améliorer ses propriétés. De plus, il peut être usiné ou moulé pour générer une vaste gamme de tailles et de formes différentes. Il peut être fabriqué en utilisant plusieurs procédures de traitement de la céramique. En outre, il peut être facilement attaché à des métaux ou à diverses céramiques en utilisant des procédés tels que la métallisation et le brasage.
Nitrure d'aluminium
Parce qu'il est possible de métalliser le nitrure d'aluminium et qu'il a une dilatation thermique inférieure à celle de l'alumine, le nitrure d'aluminium est un excellent matériau pour les applications de semi-conducteurs. Le nitrure d'aluminium correspond de très près à l'expansion des tranches de silicium.
Silicate d'alumine (Lave)
Le silicate d'alumine ou lave fait référence à un matériau céramique usinable. En plus d'avoir des caractéristiques d'isolation thermique et électrique importantes, il peut supporter des températures élevées lors de son utilisation.
Nitrure de bore
Le nitrure de bore peut être usiné sans problème avec des forets en carbure standard. Le BN est chimiquement inerte, a une faible dilatation thermique, une résistance électrique robuste et une excellente résistance aux chocs thermiques. Il a également une constante diélectrique et une tangente de perte réduites. En raison de ces caractéristiques, le BN est un matériau approprié pour les systèmes de vide, une grande variété de composants électriques et des applications impliquant la technologie nucléaire.
Verre
De nombreux types de verre différents sont utilisés dans diverses applications, en particulier celles qui exigent une bonne qualité optique, une résistance aux chocs thermiques et des qualités isolantes.
Graphite
Selon son stade de polymérisation, la matière céramique carbonée appelée graphite peut avoir plusieurs densités. Le graphite est un excellent matériau pour les moules, les anodes de placage, les nacelles de four et les raccords de brasage en raison de sa forte résistance aux contraintes thermiques et aux attaques chimiques.
Mullite
En raison de sa stabilité thermique, de sa résistance au fluage et de sa résistance exceptionnelles, la mullite est un matériau approprié pour une utilisation dans la construction de structures. Il possède également une solide capacité d'isolation électrique et une faible constante diélectrique. Les meubles de four, le tube central d'un four, les composants d'échange de chaleur, les pièces d'isolation thermique, les rouleaux et d'autres applications typiques sont toutes des utilisations possibles. Même si elle peut être usinée, la mullite est un meilleur candidat pour la découpe au laser.
Mycalex
Mycalex est un matériau isolant en céramique usinable exceptionnel fabriqué en pièces compliquées. Il est disponible en plusieurs qualités, dont chacune varie en termes de résistance et de performances thermiques. Il est fréquemment utilisé pour produire de petites pièces destinées à être utilisées dans des équipements industriels.
Quartz
Le quartz est souvent utilisé dans l'éclairage et les semi-conducteurs car il possède des qualités thermiques, chimiques et optiques exceptionnelles. Les outils diamantés, le meulage ou le jet d'eau sont les moyens les plus efficaces d'effectuer ces tâches. Les méthodes abrasives sont beaucoup plus bénéfiques que n'importe quelle méthode de coupe.
Carbure de silicium
Le matériau connu sous le nom de carbure de silicium est réputé à la fois pour son extrême dureté et sa résistance à l'abrasion. Les joints de pompe, les composants de vanne et les pièces qui subissent beaucoup d'usure sont des exemples d'utilisations quotidiennes. Ce matériau a des valeurs de dureté élevées, mais il est encore un peu cassant. La seule façon de le traiter est d'utiliser des méthodes de meulage au diamant. Dans la plupart des cas, il est fabriqué dans un four à résistance graphite Acheson et peut être transformé en une poudre fine ou une masse liée. Dans les deux cas, il doit être broyé et traité avant d'être utilisé comme matière première en poudre.
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