U poređenju sa metalima, silicijum nitrid kombinuje visoku tvrdoću sa relativno niskom toplotnom provodljivošću i lomljivošću keramike. Ove karakteristike stvaraju nekoliko izazova strojne obrade.
Mehanička oštećenja.
Konvencionalno dijamantsko rezanje i brušenje stvaraju sile rezanja koje mogu uzrokovati lomljenje rubova ili mikropukotine ispod površine, posebno oko tankih zidova i oštrih uglova.
Višestruka podešavanja smanjuju preciznost.
Složene geometrije često zahtijevaju nekoliko operacija stezanja na konvencionalnim mašinama s tri -ose. Svaki korak ponovnog pozicioniranja uvodi dimenzionalne greške koje utiču na konzistentnost u serijskoj proizvodnji.
Toplotni efekti.
Neodgovarajući parametri lasera mogu dovesti do prekomjerne akumulacije topline, što za posljedicu ima prerađene slojeve, sužene rupe ili lokalizirana termička oštećenja.
Složene unutrašnje strukture. Karakteristike kao što su kanali za hlađenje, rešetkaste strukture ili duboke šupljine teško je proizvesti samo konvencionalnom obradom.
Zbog ovih izazova, proizvođači obično kombinuju gotovo{0}}mrežasti-oblik sa preciznom završnom obradom nakon sinterovanja.
Uobičajene metode proizvodnje
1. Formiranje gotovo{1}}mrežnog{2}}oblika
Procesi kao što su keramičko injekcijsko prešanje (CIM) i keramička 3D štampa stvaraju komponente koje su vrlo slične konačnom obliku prije sinterovanja, minimizirajući količinu materijala koji se kasnije mora ukloniti.
CIM je idealan za-proizvodnju velikih količina standardnih komponenti sa dosljednim dimenzijama, dok keramička 3D štampa nudi veću slobodu dizajna za prototipove i dijelove sa unutrašnjim kanalima ili laganim rešetkastim strukturama. Većina štampanih delova i dalje zahteva preciznu završnu obradu nakon sinterovanja.
2. Precizno brušenje
Dijamantsko brušenje ostaje standardni proces završne obrade za mnoge komponente od silicijum nitrida, posebno ravne površine, prstenove ležaja, zaptivne površine i druge kritične funkcionalne oblasti koje zahtevaju odličnu preciznost dimenzija i završnu obradu površine.
Međutim, brušenje postaje manje efikasno za dijelove sa zakrivljenim površinama, dubokim šupljinama, nagnutim rupama ili složenim geometrijama slobodnog oblika. Habanje alata je takođe značajno kod obrade guste keramike od silicijum nitrida.
3. Pet-laserska obrada
Laserska obrada sa pet-osi postala je jedna od najefikasnijih tehnologija za proizvodnju složenih komponenti silicijum nitrida.
Za razliku od konvencionalnih alata za sečenje, laserska obrada je bez-beskontaktni proces koji eliminiše mehaničke sile rezanja, značajno smanjujući rizik od lomljenja ivica i oštećenja ispod površine.
Laserski sistem sa pet-osi može obraditi:
Zakrivljene površine
Kosi otvori za hlađenje
Precizni slotovi
Složene konture
Tan-strukture sa tankim zidovima
Nizovi mikrorupa
Budući da laserska zraka održava optimalni ugao obrade na složenim površinama, kvalitet obrade ostaje dosljedan dok smanjuje potrebu za ponovljenim premještanjem.
4. Hibridna proizvodnja
Za mnoge-keramičke komponente visokih performansi, najbolje rješenje nije jedan proces, već kombinacija tehnologija.
Tipičan proces proizvodnje je:
Formiranje oblika skoro{0}}mreže{1}}
Odvezivanje i sinterovanje
Lasersko rezanje ili bušenje
Precizno brušenje ili poliranje kritičnih površina
Završni pregled
Ovaj hibridni pristup kombinuje visoku produktivnost sa preciznošću koja je potrebna za zahtevne industrijske primene.
WHYC lasersko rješenje za složene dijelove silicijum nitrida
WHYC Laser je razvio namjenska rješenja za lasersku obradu napredne keramike, uključujući silicijum nitrid, aluminij, aluminij nitrid, cirkonijum i silicijum karbid.
Platforma za lasersku obradu keramike YCTC serije je dizajnirana da poboljša kvalitet obrade, efikasnost i stabilnost proizvodnje za složene keramičke komponente.
Laserska obrada slojeva-po{1}}Laserska obrada slojeva
Umjesto uklanjanja materijala u jednom prolazu, WHYC Laser primjenjuje kontroliranu strategiju obrade slojeva-po{1}}sloj. Ovo ravnomjernije raspoređuje toplinsku energiju, pomažući u smanjenju toplinskog naprezanja uz poboljšanje kvalitete rubova i točnosti dimenzija.
Pet{0}}simultana obrada
Integracija tri linearne ose i dve rotacione ose omogućava mašinsku obradu složenih delova u jednoj postavci. Ovo minimizira greške pri pozicioniranju uz poboljšanje konzistentnosti za aerosvemirske mlaznice, poluvodičke elemente, zakrivljene keramičke komponente i precizne industrijske dijelove.
Inteligentna kontrola temperature
U-nadzoru temperature u realnom vremenu u kombinaciji sa-pritiskom pomoćnog plina pomaže u smanjenju lokalizirane akumulacije topline i efikasno uklanja otopljene ostatke tokom obrade. Rezultat su čistije rupe, poboljšan kvalitet bočnih zidova i stabilnije performanse obrade.
Fleksibilne laserske konfiguracije
Različite primjene zahtijevaju različite laserske tehnologije.
YCLaser nudi:
300 W QCW fiber laseriza efikasno rezanje i bušenje standardnih komponenti silicijum nitrida u proizvodnji srednje- i velike-serije.
UV pikosekundni laseri za ultra-preciznu mikromašinsku obradu sa minimalnim zonama-zahvaćenim toplinom, što ih čini pogodnim za poluvodičke uređaje i druge aplikacije visoke{2}}točnosti.
Ovisno o specifikacijama dijela, sekundarno brušenje ili poliranje se još uvijek može primijeniti na kritične površine za brtvljenje ili spajanje kako bi se postigla potrebna završna obrada površine.
Zaključak
Kompleksne komponente silicijum nitrida ne mogu se efikasno proizvesti samo konvencionalnom mašinskom obradom. Moderna proizvodnja obično kombinuje oblikovanje gotovo{1}}mrežnog-oblika, precizno brušenje i naprednu lasersku obradu kako bi se uravnotežila produktivnost, tačnost i pouzdanost komponenti.
YCLaser-ovi sistemi za lasersku obradu keramikeaje dizajniran da podrži preciznu proizvodnju komponenti od silicijum nitrida za vazduhoplovstvo, poluprovodnike, novu energiju i napredne industrijske aplikacije. Kombinacijom optimiziranih laserskih procesa s inteligentnom kontrolom kretanja i keramičkim-specifičnim procesima, proizvođači mogu poboljšati efikasnost obrade, smanjiti rizike proizvodnje i postići konzistentniji kvalitet za složene dijelove Si₃N₄.
