關于氧化鋁陶瓷薄片的切割工藝

關于氧化鋁陶瓷薄片的切割工藝

氧化鋁陶瓷因其硬度大，耐磨性能*，質量輕，具有較好的機械強度和耐高溫性，被廣泛的應用于各個領域。因此，氧化鋁陶瓷薄片成為廣大材料研究者和制造者所必需的素材和部件。而制作氧化鋁陶瓷薄片的首要工序就是切割，下面就對切割尺寸為40mm×40mm×1.5mm的氧化鋁陶瓷薄片的切割工藝進行詳細介紹。

根據氧化鋁陶瓷薄片的特性和參數要求（見下表1），選擇使用STX-202小型金剛石線切割機（見下圖1）進行切割。

 表1   氧化鋁陶瓷參數及使用STX-202小型金剛石線切割機對其切割時的設置參數

切割原理 切割過程中，由于金剛石線直徑小，并具有彈性，被二個彈性張緊輪所張緊，使金剛石線在被加工工件與位于其左右的兩個導向輪之間形成了一個張角。往復高速回轉的繞絲筒帶動金剛石線做往復運動，通過自動控制工作臺不斷地向上給進，金剛石線弧與被加工工件做相對運動，使切割不斷得以進行。 技術參數 1、主軸轉：2–260 r / min 可調； 2、切割線總長度：≤16m； 3、Y軸進給行程：≤50mm； 4、Z軸行程：≤60mm； 5、二維夾具水平/傾斜轉角：0-360； 6、兩導向輪內側zui大間距：100mm； 7、切割zui大工件直徑和長度：∮50mm×50mm； 8、載物盤尺寸：80mm×51mm； 9、切割厚度：≤52mm； 10、標準單相交流電源：220V，50HZ   適用范圍及特點 用于脆性材料分析樣品的精密切割，例如晶體、陶瓷、玻璃、耐火材料、頁巖樣品、巖樣、礦樣、建筑材料、金屬、塑料、PCB等，尤其適合于超薄樣品的精密切割，zui薄的樣品厚度可以達到0.1毫米。

圖1  STX-202小型金剛石線切割機及其相關信息 

一、進行試樣的粘接

     將石墨、載物板、試樣放到MTI加熱臺上，打開電源開關。當溫度加熱到80℃時，依次在載物板、石墨上均勻地涂上石蠟，將石墨放在載物板中間位置，再將試樣放在石墨中間位置，進行壓實粘牢后取下冷卻，關閉加熱臺電源。

二、進行金剛石線的安裝

將線徑為0.3mm、線長為20m的金剛石線從線軸拉出，經過右導向輪至右張緊輪再到繞絲筒，將端頭固定在繞絲筒的外側。按逆時針方向轉動繞絲筒，使金剛石線均勻的分布在整個繞絲筒上，然后將其另一端頭經過左導向輪至左張緊輪，再到繞絲筒內側并固定。

三、進行試樣安裝及調整

先將十字夾具鎖緊在工作臺上，再將粘樣鎖緊在十字夾具上。松開工作臺固定螺母，旋轉工作臺調整試樣的初切面位置，鎖緊工作臺。擰開二維夾具螺母，調整試樣的水平角度后鎖緊。打開控制盒開關，選擇手動控制，按上升或下降對試樣進行Z軸方向的調整，再調節千分尺，調整試樣的Y軸方向，使金剛石線在試樣的初切位置。

四、進行試樣的切割

將防水罩依次安裝好后，再將裝有紅油的冷卻液盒放在切割機下面，連接出液管、水管、水泵，接通電源。調整出液管至適當高度，使紅油能夠澆到試樣的中間部分，以確保良好的冷卻效果，且又避免二者在切割過程中發生碰撞。點擊主軸轉數設置框，設為260 rpm；點擊低速切割設置框，設為0.15 mm/min；點擊回程速度設置框，設為20 mm/min；點擊行程設置框，設為55 mm（考慮包角的因素）。依次點擊主軸運行、選擇低速切割、點擊切割停止、點擊切割運行，此時機器開始切割試樣。切割完成后，點擊主軸停止，調節千分尺進程為40.32 mm（考慮金剛石線線徑和抖動偏移量），再按照前面的順序依次點選，進行第二刀切割。再次切割完成后，點擊主軸停止，關閉控制盒、水泵電源。取下粘樣，按與原來垂直的方向進行二次裝卡，并按前面的操作方法進行縱向的兩刀切割。切割完成后，點擊主軸停止，關閉控制盒、水泵電源，取下粘樣。將其放置在加熱臺上加熱，分離試樣、石墨、載物板，取下后使用酒精清洗。然后再次粘樣，方法與前面一致，但采用試樣的40mm×50mm面作為粘合面。將冷卻好的粘樣，以40mm×50mm面為正前，按前面*次安裝方法調試進行初切位置調整，使金剛石線與該面平行。取下粘樣，按與原來垂直的方向進行二次裝卡。然后打開水泵電源，調節好出液管位置，再進行參數設置時，行程設置為45 mm（考慮包角的因素），其他參數數值不變，開始切割即可。切割完成后，點擊主軸停止，調節千分尺進程為1.82mm（包含金剛石線線徑和抖動偏移量），再點擊主軸運行，待運行完成后，重復此操作即可切得多片薄片。

將切割完畢的粘樣再次進行加熱、分離，再對所得薄片進行酒精清洗即可。下圖2即是貼近拍攝的單片氧化鋁陶瓷薄片。

圖2 單片氧化鋁陶瓷薄片

可見，切得的氧化鋁陶瓷薄片能夠保持原有形態及特征，具有良好的切割精度和面形，*可以滿足所用需求。目前，使用此切割工藝，能夠切得的zui薄的氧化鋁陶瓷薄片的厚度為0.08mm，是較為的工藝水平。