So với kim loại, silicon nitride kết hợp độ cứng cao với độ dẫn nhiệt tương đối thấp và độ giòn của gốm. Những đặc điểm này tạo ra một số thách thức gia công.
Thiệt hại cơ học.
Việc cắt và mài kim cương thông thường tạo ra lực cắt có thể gây sứt mẻ cạnh hoặc các vết nứt nhỏ dưới bề mặt, đặc biệt là xung quanh các bức tường mỏng và các góc nhọn.
Nhiều thiết lập làm giảm độ chính xác.
Hình học phức tạp thường yêu cầu một số thao tác kẹp trên máy ba{0}}trục thông thường. Mỗi bước định vị lại đều gây ra lỗi kích thước ảnh hưởng đến tính nhất quán trong sản xuất hàng loạt.
Hiệu ứng nhiệt.
Thông số laser không đúng có thể dẫn đến tích tụ nhiệt quá mức, dẫn đến các lớp đúc lại, lỗ côn hoặc hư hỏng nhiệt cục bộ.
Cấu trúc bên trong phức tạp. Các tính năng như kênh làm mát, cấu trúc mạng hoặc khoang sâu rất khó chế tạo chỉ bằng cách gia công thông thường.
Vì những thách thức này, các nhà sản xuất thường kết hợp việc tạo hình-hình lưới-gần với việc hoàn thiện chính xác sau khi nung kết.
Phương pháp sản xuất phổ biến
1. Tạo hình dạng gần{1}}lưới{2}}
Các quy trình như Đúc phun gốm (CIM) và in 3D gốm tạo ra các bộ phận gần giống với hình dạng cuối cùng trước khi nung kết, giảm thiểu lượng vật liệu phải loại bỏ sau này.
CIM lý tưởng cho việc sản xuất-số lượng lớn các bộ phận tiêu chuẩn với kích thước nhất quán, trong khi in 3D bằng gốm mang lại sự tự do thiết kế lớn hơn cho các nguyên mẫu và bộ phận có kênh bên trong hoặc cấu trúc lưới nhẹ. Hầu hết các bộ phận in vẫn yêu cầu độ chính xác hoàn thiện sau khi thiêu kết.
2. Mài chính xác
Mài kim cương vẫn là quy trình hoàn thiện tiêu chuẩn cho nhiều thành phần silicon nitride, đặc biệt là các bề mặt phẳng, vòng bi, mặt bịt kín và các khu vực chức năng quan trọng khác đòi hỏi độ chính xác về kích thước và độ hoàn thiện bề mặt tuyệt vời.
Tuy nhiên, việc mài trở nên kém hiệu quả hơn đối với các bộ phận có bề mặt cong, khoang sâu, lỗ nghiêng hoặc hình dạng tự do phức tạp. Độ mòn dụng cụ cũng rất đáng kể khi gia công gốm silicon nitrit dày đặc.
3. Gia công bằng laser năm{1}}trục
Gia công bằng laze năm{0}}trục đã trở thành một trong những công nghệ hiệu quả nhất để sản xuất các thành phần silicon nitrit phức tạp.
Không giống như các công cụ cắt thông thường, gia công bằng laze là một quy trình không{0}}tiếp xúc giúp loại bỏ lực cắt cơ học, giảm đáng kể nguy cơ sứt mẻ cạnh và hư hỏng dưới bề mặt.
Hệ thống laser năm{0}}trục có thể xử lý:
Bề mặt cong
Lỗ làm mát nghiêng
Khe chính xác
Đường nét phức tạp
Cấu trúc tường mỏng
Mảng vi lỗ
Do chùm tia laze duy trì góc xử lý tối ưu trên các bề mặt phức tạp nên chất lượng gia công vẫn ổn định đồng thời giảm nhu cầu định vị lại nhiều lần.
4. Sản xuất lai
Đối với nhiều thành phần gốm sứ hiệu suất cao, giải pháp tốt nhất không phải là một quy trình đơn lẻ mà là sự kết hợp của nhiều công nghệ.
Một quy trình sản xuất điển hình là:
Hình thành hình dạng-lưới-gần
Gỡ rối và thiêu kết
Cắt laser hoặc khoan
Mài hoặc đánh bóng chính xác các bề mặt quan trọng
Kiểm tra lần cuối
Phương pháp kết hợp này kết hợp năng suất cao với độ chính xác cần thiết cho các ứng dụng công nghiệp đòi hỏi khắt khe.
Giải pháp của WHYC Laser cho các bộ phận Silicon Nitride phức tạp
WHYC Laser đã phát triển các giải pháp xử lý laser chuyên dụng cho gốm sứ tiên tiến, bao gồm silicon nitride, alumina, nhôm nitride, zirconia và silicon cacbua.
Nền tảng gia công laser gốm dòng YCTC được thiết kế để cải thiện chất lượng gia công, hiệu quả và độ ổn định sản xuất cho các bộ phận gốm phức tạp.
Lớp-theo-Xử lý laze theo lớp
Thay vì loại bỏ vật liệu chỉ trong một lần, WHYC Laser áp dụng chiến lược gia công từng lớp được kiểm soát-theo-lớp. Điều này phân phối năng lượng nhiệt đồng đều hơn, giúp giảm ứng suất nhiệt đồng thời cải thiện chất lượng cạnh và độ chính xác về kích thước.
Gia công đồng thời năm{0}}trục
Sự tích hợp của ba trục tuyến tính và hai trục quay cho phép gia công các bộ phận phức tạp trong một thiết lập duy nhất. Điều này giảm thiểu lỗi định vị đồng thời cải thiện tính nhất quán cho vòi phun hàng không vũ trụ, thiết bị bán dẫn, linh kiện gốm cong và các bộ phận công nghiệp chính xác.
Kiểm soát nhiệt độ thông minh
Giám sát nhiệt độ theo thời gian thực-kết hợp với khí hỗ trợ áp suất-cao giúp giảm sự tích tụ nhiệt cục bộ và loại bỏ hiệu quả các mảnh vụn nóng chảy trong quá trình xử lý. Kết quả là các lỗ sạch hơn, chất lượng thành bên được cải thiện và hiệu suất gia công ổn định hơn.
Cấu hình Laser linh hoạt
Các ứng dụng khác nhau đòi hỏi các công nghệ laser khác nhau.
YCLaser cung cấp:
300 W Laser sợi quang QCWđể cắt và khoan hiệu quả các thành phần silicon nitride tiêu chuẩn trong sản xuất khối lượng trung bình- và-cao.
Laser pico giây UV dành cho vi cơ-có độ chính xác cực cao với vùng chịu ảnh hưởng nhiệt-tối thiểu, khiến chúng phù hợp với các thiết bị bán dẫn và các ứng dụng có độ chính xác-cao khác.
Tùy thuộc vào thông số kỹ thuật của bộ phận, việc mài hoặc đánh bóng thứ cấp vẫn có thể được áp dụng cho các bề mặt bịt kín hoặc tiếp xúc quan trọng để đạt được bề mặt hoàn thiện cần thiết.
Phần kết luận
Các thành phần silicon nitride phức tạp không thể được sản xuất hiệu quả nếu chỉ sử dụng phương pháp gia công thông thường. Sản xuất hiện đại thường kết hợp tạo hình gần{1}}mạng-, mài chính xác và xử lý bằng laser tiên tiến để cân bằng năng suất, độ chính xác và độ tin cậy của thành phần.
Hệ thống gia công laser gốm của YCLaserađược thiết kế để hỗ trợ sản xuất chính xác các thành phần silicon nitride cho ngành hàng không vũ trụ, chất bán dẫn, năng lượng mới và các ứng dụng công nghiệp tiên tiến. Bằng cách kết hợp các quy trình laser được tối ưu hóa với điều khiển chuyển động thông minh và kiến thức chuyên môn về quy trình cụ thể- bằng gốm, nhà sản xuất có thể cải thiện hiệu suất gia công, giảm rủi ro sản xuất và đạt được chất lượng ổn định hơn cho các bộ phận Si₃N₄ phức tạp.
