Der ultimative Leitfaden für maschinell bearbeitbare Glaskeramik

Überblick über maschinell bearbeitbare Glaskeramiken

Oft vertreten durch Cornings Macor maschinell bearbeitbare Glaskeramik ist ein einzigartiges Material, das die Lücke zwischen traditionellen technischen Werkstoffen wie Keramik und Metall schließt. Sein Hauptmerkmal ist seine Bearbeitbarkeit, die es ermöglicht, komplexe Geometrien zu formen, ohne dass Diamantwerkzeuge oder Sinterverfahren erforderlich sind. Aber was macht dieses Material so revolutionär? Werfen wir einen genaueren Blick auf seine Eigenschaften, Bearbeitungstechniken und Anwendungen.

Zusammensetzung

Bearbeitbare Glaskeramik ist ein Verbundwerkstoff, der hauptsächlich aus Fluorphlogopit und Borosilikatglas besteht. Seine Mikrostruktur besteht aus einem Netzwerk von zufällig ausgerichteten Glimmerflocken in einer Glasmatrix, was ihm eine ausgezeichnete Bearbeitbarkeit und thermische Stabilität verleiht. Diese Zusammensetzung macht maschinell bearbeitbare Glaskeramik zu einer Alternative zu herkömmlichen Keramiken für Hochpräzisionsanwendungen.

Schlüsseleigenschaften von maschinell bearbeitbarer Glaskeramik

1. thermische Stabilität

Betriebstemperatur: Bearbeitbare Glaskeramik kann bei Dauerbetrieb Temperaturen von bis zu 800°C in der Luft und 1000°C in einer Vakuumumgebung.

Thermische Ausdehnung: Der Wärmeausdehnungskoeffizient (CTE) ist ähnlich wie bei den meisten Metallen, was die thermische Fehlanpassung in Baugruppen minimiert. Typisch CTE: ~9,3 x 10^-6/K.

2. elektrische Isolierung

Aufgrund seiner hervorragenden dielektrischen Eigenschaften ist es die bevorzugte Wahl für Hochspannungs- und Hochfrequenzanwendungen.
Durchschlagsfestigkeit: bis zu 40kV/mm.
Durchgangswiderstand: größer als 10 ^ 14 Ω- cm bei Raumtemperatur.

3. gute Verarbeitbarkeit

Kann mit Standardwerkzeugen aus Wolframkarbid oder HSS bearbeitet werden.
Nach der Bearbeitung ist kein Sintern oder Brennen erforderlich, was die Vorbereitungszeit und die Kosten reduziert.

4. chemische Beständigkeit

Beständig gegen die meisten Säuren und Lösungsmittel, jedoch nicht empfohlen bei längerem Kontakt mit starken Basen oder Flusssäure.

5. dimensionale Stabilität

Die extrem niedrige Porosität und die gleichbleibende Materialdichte gewährleisten eine hohe Maßgenauigkeit auch bei Temperaturschwankungen.

Bearbeitung von maschinell bearbeitbarer Glaskeramik

Die maschinell bearbeitbare Glaskeramik ist für eine einfache Verarbeitung konzipiert und ermöglicht komplexe Designs, ohne die Herausforderungen, die herkömmliche Keramik mit sich bringt, zu bewältigen.

1. verwendete Werkzeuge

Für die meisten Anwendungen können Standard-Hochgeschwindigkeitsstahl- (HSS) oder Hartmetallwerkzeuge verwendet werden.
Vermeiden Sie die Verwendung von diamantbeschichteten Werkzeugen, da diese aufgrund der Glasmatrix des Materials übermäßigen Verschleiß verursachen können.

2.Verarbeitungsanleitung

Geschwindigkeit und Vorschub: Es wird empfohlen, eine mittlere Geschwindigkeit und einen mittleren Vorschub zu verwenden, um eine Fragmentierung zu vermeiden.
Kühlmittel: Die Verwendung von Kühlmitteln auf Wasserbasis kann den Wärmestau minimieren und Mikrorisse verhindern.
Bohren: Achten Sie beim Bohren auf einen angemessenen Freiwinkel, um die Belastung des Materials zu verringern.
Gewindeschneiden und Gewindebohren: Glaskeramik kann ohne Rissbildung mit feinen Gewinden bearbeitet werden; ein zu hohes Drehmoment sollte jedoch vermieden werden.

3. die Organisationstechniken

Nach der Bearbeitung müssen die Kanten eventuell poliert werden, um Mikrorisse zu entfernen.
Mit einer Diamantpolierpaste kann ein spiegelähnlicher Effekt erzielt werden.

4. eine Überhitzung vermeiden

Eine Überhitzung während der Verarbeitung kann lokale thermische Spannungen verursachen, die zu Rissen führen. Halten Sie während der gesamten Verarbeitung einen niedrigen Temperaturgradienten aufrecht.

Anwendungen von maschinell bearbeitbarer Glaskeramik

Luft- und Raumfahrt und Verteidigung

Thermische Isolierung: Aufgrund seiner hohen thermischen Stabilität kann es für Hitzeschilde und thermische Barrieren verwendet werden.
Hochspannungsisolator: Seine ausgezeichneten dielektrischen Eigenschaften machen es zu einem unverzichtbaren Material in Satelliten- und Raumfahrtsystemen.

Elektronik und Optik

Substrat: Aufgrund seiner Dimensionsstabilität ist es sehr gut für die Mikro- und Optoelektronik geeignet.
Optische Komponenten: für die Herstellung von Linsen, Laserfassungen und optischen Kollimationssystemen

Medizinische Ausrüstung

Wird häufig in Hochpräzisions-Diagnosegeräten wie Röntgengeräten und CT-Scannern verwendet.
Aufgrund seiner Biokompatibilität ist es für chirurgische Instrumente und Implantate geeignet.

Industrielle Anwendungen

Chemische Behandlung: säurebeständig, was es zum bevorzugten Material für maßgeschneiderte Laborgefäße macht.
Vakuumumgebung: Aufgrund seiner geringen Abgaswerte wird es häufig in Vakuumsystemen eingesetzt.

Prototyp-Design

Da maschinell bearbeitbare Glaskeramiken nicht nachbearbeitet werden müssen, werden sie häufig für das Rapid Prototyping von Keramikteilen verwendet.

Bearbeitbare Glaskeramik im Vergleich zu traditioneller Keramik

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