セラミックのCNC機械加工

時計からナイフ、レンガ、陶器に至るまで、日用品に広く使用されている材料として、セラミックの機械加工は、企業の材料ポートフォリオを拡大するための優れた方法です。それらは伝統的に窯を使用して作られていますが、それらを機械加工することはあなたの機械工場にユニークなセールスポイントを与える有用な努力である可能性があります。

材料クラスとして、セラミックにはさまざまな形態があり、それらを機械加工するのは難しい場合があります。ただし、それらは見た目と感触が独特であり、圧縮耐久性が非常に高く（引張力耐久性の点では劣りますが）、さまざまな製品に適切な基盤を提供します。

セラミック材料の機械加工

CNC機械加工セラミックは、すでに焼結されている場合、少し難しい場合があります。これらの処理された硬化セラミックは、破片や塊がいたるところに飛ぶため、かなりの課題を引き起こす可能性があります。セラミック部品は、最終焼結段階の前に、「グリーン」（未焼結粉末）コンパクト状態または予備焼結「ビスク」形態のいずれかで最も効果的に機械加工できます。

一般に、フライス盤、穴あけ、旋削などの機械加工方法は、予備焼結状態のセラミック部品に適用できます。工具に関しては、窒化チタン（TiN）でコーティングされた高速度鋼工具、炭化タングステン工具、および多結晶ダイヤモンド（PCD）工具が、予備焼結セラミックの機械加工に使用されます。ビスク状態では、工作機械が達成できるMRRは、工具鋼および金型鋼のMRRと一致します。

焼結状態に関して、最も一般的な機械加工プロセスは研削のプロセスです。砥石の助けを借りて、機械は磨かれた表面仕上げを達成することができます。セラミックの研削は、研削される領域を潤滑する流体クーラントを使用して行うのも最適です。焼結セラミックの場合、ポリマー樹脂にさまざまな濃度でプレスされたさまざまなグリットサイズの合成または天然ダイヤモンドを使用したレジンボンドホイールを使用するのが最適です。

もちろん、セラミックにはさまざまな種類があり、それぞれに独自の特徴があります。これらは一般的な経験則ですが、これらのプロセスは異なる場合があります。

セラミックの種類

Macor

Macorは、Corning Incが所有および製造している機械加工可能なガラスセラミックです。航空宇宙、医療、および半導体の製造に多くの用途があります。機械加工可能なガラスセラミックを使用することは、少量生産が必要な場合に費用効果の高い方法ですが、高額な工具料金はオプションではありません。 Macorの連続使用温度は800°Cで、ピーク温度は1,000°Cです。熱膨張はほとんどの金属やシーリングガラスに匹敵します。 Macorはまた、濡れず、気孔率がゼロで、延性のある材料とは異なり、変形しません。さらに、高電圧、さまざまな周波数、高温で効果的な絶縁体です。また、真空環境では「ガス放出」しません。

アルミナ

アルミナは優れた機械的および電気的特性を備えており、幅広い用途に対応しています。アルミナは、特性を向上させるように設計された添加剤を使用して、さまざまな純度で製造できます。さまざまなセラミック加工方法を使用して成形でき、機械加工または成形してさまざまなサイズと形状を製造できます。さらに、金属化およびろう付け技術を使用して、金属または他のセラミックに容易に接合することができます。

窒化アルミニウム

窒化アルミニウムは、シリコンウェーハの膨張に厳密に一致するアルミナよりも低い熱膨張を示し、金属化できるため、半導体アプリケーションに理想的な材料です。

アルミナシリケート（ラバ）

アルミナシリケートまたは溶岩は、機械加工可能なセラミック材料です。使用温度が高く、断熱・電気絶縁性に優れています。

窒化ホウ素

窒化ホウ素は、標準の超硬ドリルを使用して加工できます。 BNは、高い電気抵抗、低い誘電率と損失接線、低い熱膨張、化学的不活性、および優れた耐熱衝撃性を示します。これらの特性により、BNは、真空部品、さまざまな電気部品、および原子力用途に有用な材料になります。

ガラス（Pyrex、Vycor、および同様の素材）

光学的に高い耐熱衝撃性と絶縁性が求められる多くの用途で、さまざまな種類のガラスが使用されています。

グラファイト

カーボンベースのセラミック材料であるグラファイトは、ポリマーの状態に応じてさまざまな密度で使用できます。グラファイトはまた、優れた耐熱衝撃性と耐薬品性を備えているため、金型、炉のボート、めっき陽極、ろう付け器具に最適な材料です。

ムライト

ムライトは、その高温安定性、強度、耐クリープ性により、優れた構造材料です。誘電率が低く、電気絶縁性が高い。典型的なアプリケーションには、キルンファニチャー、ファーネスセンターチューブ、熱交換部品、断熱部品、ローラーなどがあります。ムライトは機械加工可能ですが、レーザー加工の方が便利です。

Mycalex

Mycalexは、強度と温度性能が異なるいくつかのグレードから選択でき、複雑な部品に製造できる優れた機械加工可能なセラミック絶縁体材料です。産業機器の小さな部品によく使用されます。

クォーツ

石英は、その優れた熱的、化学的、光学的特性により、照明や半導体の分野でよく使用されます。ダイアモンドツール、研削またはウォータージェットを介してこれらを行うのが最善です。研磨技術は、どの切削技術よりもはるかに便利です。

炭化ケイ素

炭化ケイ素は、その高い硬度と耐摩耗性で知られています。一般的な用途には、ポンプシール、バルブコンポーネント、および摩耗の激しい部品が含まれます。この材料の高い硬度値にもかかわらず、それは比較的もろいものであり、ダイヤモンド研削技術を使用してのみ機械加工することができます。通常、Achesonグラファイト抵抗炉で製造され、微粉末または結合塊として形成できます。これらは、粉末原料として使用する前に、粉砕および粉砕する必要があります。

ステアタイト

ステアタイトのコストは、他のセラミック材料と比較すると比較的低くなっています。絶縁性と耐熱性が懸念されるアプリケーションで役立ちます。

ジルコニア

安定化ジルコニアは、アルミナの融点をはるかに超える温度に対して耐薬品性と耐食性を提供します。これらのキャラクターは、歯科用途や補綴物に非常に適した素材になっています。硬度が高いため、加工が困難になる場合がありますが、高い切削速度（670m /分以上）での加工に役立ちます。ジルコニアセラミックは、他のセラミック材料に比べて大きな応力を吸収する能力があります。室温で最高の機械的強度と靭性を示します。

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