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等离子弧加热对陶瓷辅助切削技术

内容导读:等离子弧加热切削是采用电弧放电,激发出高能离子,高能离子冲击工件表面,在冲击点的局部产生高温,在材料切削时改变其切削性。由于离子能量很高,其加热速度与温度范围可与
    等离子弧加热切削是采用电弧放电,激发出高能离子,高能离子冲击工件表面,在冲击点的局部产生高温,在材料切削时改变其切削性。由于离子能量很高,其加热速度与温度范围可与激光加热相当。

    采用等离子加热辅助切削金属材料,切削力、刀具磨损有明显的降低,切削速度和表面粗糙度有明显提高,成果明显,理论比较成熟。热压高速钢由于消除了网状脆性组织,性能有了很大的改善,在加工模具中得到大量应用。但由于高硬度,其常规加工性差,加工成本高。采用等离子加热辅助切削,其加工性有很大改善。

    等离子加热辅助切削工程陶瓷进行了多种材料的试验:氧化铝、氧化锆、氧化硅等。材料的可切削性表现可分为三种:
    (1)切削力随温度的升高,先降低,再升高,再降低,材料的切削力在第二次降低时,发生由脆性到塑性的转变。如氮化硅,其转变温度为1050℃。
    (2)切削力随温度的升高而升高,直到温度和切削力引起材料的断裂,切削性不发生改变,如氧化铝。
    (3)切削力随温度的升高而不断降低,在某一温度时,材料的切削性发生转变,加工面的粗糙度得到提高,如氧化锆。



 等离子弧加热对陶瓷辅助切削技术

    等离子体加热对陶瓷材料存在一定难度,因为陶瓷工件不导电无法直接充当阴极,若用非转移弧加热,热流密度不够。非金属硬脆材料热敏感性很强,等离子弧会产生一定的热冲击效应,使加工质量难以保证;等离子弧加热辅助切削时加热点必须与刀具有一定距离,加热效果难控制。装甲兵工程学院田欣利等曾尝试用辅助电极法将最大电流为100A的等离子弧引出,再用出口处的惯性焰窝对氧化铝陶瓷涂层进行加热,能够实现对陶瓷涂层的车削加工,但对结构陶瓷来说还需大大增加等离子热源的密度。2006年年初,田欣利、卢芳等使用自行研制的新型水介质等离子弧设备对氮化硅陶瓷材料进行弧焰加热辅助切削的尝试,试验得出用等离子弧辅助加热切削能够减少切削过程中的切削力和切削热,该方法具有一定的可行性。

   等离子发生器体积较大,其加热点距切削点需要有一定的距离;等离子的产生是依靠电极的放电,因此工作中电极有烧蚀;等离子在工作中放出有害气体,使用中要进行防护;等离子加热对工作表面吸收率及材料的透光率无特别要求这是其与激光加热相比的一大优点;另外等离子加热装置较激光要便宜许多。
 
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