V primerjavi s kovinami silicijev nitrid združuje visoko trdoto z relativno nizko toplotno prevodnostjo in krhkostjo keramike. Te lastnosti ustvarjajo številne izzive pri obdelavi.
Mehanske poškodbe.
Običajno diamantno rezanje in brušenje ustvarja rezalne sile, ki lahko povzročijo odkrušenje robov ali mikrorazpoke pod površino, zlasti okoli tankih sten in ostrih vogalov.
Več nastavitev zmanjša natančnost.
Zapletene geometrije pogosto zahtevajo več operacij vpenjanja na običajnih tri{0}}osnih strojih. Vsak korak premeščanja uvaja dimenzijske napake, ki vplivajo na doslednost v serijski proizvodnji.
Toplotni učinki.
Neustrezni laserski parametri lahko povzročijo prekomerno kopičenje toplote, kar ima za posledico preoblikovane plasti, zožene luknje ali lokalne toplotne poškodbe.
Kompleksne notranje strukture. Elemente, kot so hladilni kanali, rešetkaste strukture ali globoke votline, je težko izdelati samo s konvencionalno strojno obdelavo.
Zaradi teh izzivov proizvajalci običajno kombinirajo skoraj{0}}neto-oblikovanje z natančno končno obdelavo po sintranju.
Običajne proizvodne metode
1. Oblikovanje skoraj-mreže-
Postopki, kot sta brizganje keramike (CIM) in 3D-tiskanje keramike, ustvarijo komponente, ki so zelo podobne končni obliki pred sintranjem, kar zmanjša količino materiala, ki ga je treba pozneje odstraniti.
CIM je idealen za-velikoserijsko proizvodnjo standardnih komponent z doslednimi dimenzijami, keramično 3D-tiskanje pa ponuja večjo svobodo oblikovanja za prototipe in dele z notranjimi kanali ali lahkimi mrežastimi strukturami. Večina natisnjenih delov še vedno zahteva natančno končno obdelavo po sintranju.
2. Natančno brušenje
Diamantno brušenje ostaja standardni končni postopek za številne komponente iz silicijevega nitrida, zlasti ravne površine, ležajne obroče, tesnilne površine in druga kritična funkcionalna področja, ki zahtevajo odlično dimenzijsko natančnost in površinsko obdelavo.
Vendar postane brušenje manj učinkovito za dele z ukrivljenimi površinami, globokimi votlinami, nagnjenimi luknjami ali zapleteno prosto oblikovano geometrijo. Obraba orodja je pomembna tudi pri obdelavi goste keramike iz silicijevega nitrida.
3. Pet{1}}osna laserska obdelava
Pet{0}}osna laserska obdelava je postala ena najučinkovitejših tehnologij za proizvodnjo kompleksnih komponent iz silicijevega nitrida.
Za razliko od običajnih rezalnih orodij je laserska obdelava brez{0}}kontaktni postopek, ki odpravlja mehanske rezalne sile, s čimer se občutno zmanjša tveganje za odkrušenje robov in poškodbe pod površino.
Pet{0}}osni laserski sistem lahko obdeluje:
Ukrivljene površine
Nagnjene hladilne luknje
Natančne reže
Kompleksne konture
Tanko{0}}strukture
Nizi mikroluknjic
Ker laserski žarek ohranja optimalen obdelovalni kot na kompleksnih površinah, ostane kakovost obdelave dosledna, medtem ko se zmanjša potreba po ponavljajočem se spreminjanju položaja.
4. Hibridna proizvodnja
Za številne -zmogljive keramične komponente najboljša rešitev ni en sam postopek, temveč kombinacija tehnologij.
Tipičen potek dela v proizvodnji je:
Skoraj-neto-oblikovanje
Razvezovanje in sintranje
Lasersko rezanje ali vrtanje
Precizno brušenje ali poliranje kritičnih površin
Končni pregled
Ta hibridni pristop združuje visoko produktivnost z natančnostjo, potrebno za zahtevne industrijske aplikacije.
Laserska rešitev WHYC za kompleksne dele iz silicijevega nitrida
WHYC Laser je razvil namenske rešitve za lasersko obdelavo napredne keramike, vključno s silicijevim nitridom, aluminijevim oksidom, aluminijevim nitridom, cirkonijem in silicijevim karbidom.
Keramična laserska obdelovalna platforma serije YCTC je zasnovana za izboljšanje kakovosti obdelave, učinkovitosti in stabilnosti proizvodnje za kompleksne keramične komponente.
Laserska obdelava-za-plastjo
Namesto odstranjevanja materiala v enem samem prehodu, WHYC Laser uporablja nadzorovano strategijo obdelave-za-plastjo. To enakomerneje porazdeli toplotno energijo, pomaga zmanjšati toplotno obremenitev, hkrati pa izboljša kakovost robov in dimenzijsko natančnost.
Pet{0}}osna simultana obdelava
Integracija treh linearnih osi in dveh rotacijskih osi omogoča strojno obdelavo kompleksnih delov v eni sami postavitvi. To zmanjšuje napake pri pozicioniranju, hkrati pa izboljšuje doslednost za vesoljske šobe, polprevodniške napeljave, ukrivljene keramične komponente in natančne industrijske dele.
Inteligentni nadzor temperature
Spremljanje-temperature v realnem času v kombinaciji z-pomožnim plinom pod visokim tlakom pomaga zmanjšati lokalno kopičenje toplote in učinkovito odstranjuje staljene ostanke med obdelavo. Rezultat so čistejše luknje, izboljšana kakovost bočnic in stabilnejša obdelava.
Prilagodljive laserske konfiguracije
Različne aplikacije zahtevajo različne laserske tehnologije.
YCLaser ponuja:
300 W QCW vlakneni laserjiza učinkovito rezanje in vrtanje standardnih komponent iz silicijevega nitrida v srednje- in-velikoserijski proizvodnji.
UV pikosekundni laserji za ultra{0}}natančno mikroobdelovanje z minimalnimi toplotno-območji, zaradi česar so primerni za polprevodniške vpenjalne naprave in druge-natančne aplikacije.
Odvisno od specifikacij delov se lahko sekundarno brušenje ali poliranje še vedno uporablja za kritične tesnilne ali spojne površine, da se doseže zahtevana površinska obdelava.
Zaključek
Kompleksnih komponent iz silicijevega nitrida ni mogoče učinkovito izdelati samo s konvencionalno strojno obdelavo. Sodobna proizvodnja običajno združuje skoraj{1}}neto-oblikovanje, natančno brušenje in napredno lasersko obdelavo za uravnoteženje produktivnosti, natančnosti in zanesljivosti komponent.
Keramični laserski obdelovalni sistemi YCLaserazasnovan tako, da podpira natančno proizvodnjo komponent iz silicijevega nitrida za vesoljsko industrijo, polprevodnike, novo energijo in napredne industrijske aplikacije. S kombiniranjem optimiziranih laserskih procesov z inteligentnim nadzorom gibanja in strokovnim znanjem o-keramičnih procesih lahko proizvajalci izboljšajo učinkovitost obdelave, zmanjšajo proizvodna tveganja in dosežejo doslednejšo kakovost za kompleksne Si₃N₄ dele.
