關(guān)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(zhì)量輕，具有較好的機(jī)械強(qiáng)度和耐高溫性，被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)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(duì)切割尺寸為40mm×40mm×1.5mm的氧化鋁陶瓷薄片的切割工藝進(jìn)行詳細(xì)介紹。

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

 表1   氧化鋁陶瓷參數(shù)及使用STX-202小型金剛石線切割機(jī)對(duì)其切割時(shí)的設(shè)置參數(shù)

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(gè)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(gè)導(dǎo)向輪之間形成了一個(gè)張角。往復(fù)高速回轉(zhuǎn)的繞絲筒帶動(dòng)金剛石線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過自動(dòng)控制工作臺(tái)不斷地向上給進(jìn)，金剛石線弧與被加工工件做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使切割不斷得以進(jìn)行。 技術(shù)參數(shù) 1、主軸轉(zhuǎn)：2–260 r / min 可調(diào)； 2、切割線總長度：≤16m； 3、Y軸進(jìn)給行程：≤50mm； 4、Z軸行程：≤60mm； 5、二維夾具水平/傾斜轉(zhuǎn)角：0-360； 6、兩導(dǎo)向輪內(nèi)側(cè)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(biāo)準(zhǔn)單相交流電源：220V，50HZ   適用范圍及特點(diǎn) 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(dá)到0.1毫米。

圖1  STX-202小型金剛石線切割機(jī)及其相關(guān)信息 

一、進(jìn)行試樣的粘接

     將石墨、載物板、試樣放到MTI加熱臺(tái)上，打開電源開關(guān)。當(dāng)溫度加熱到80℃時(shí)，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(jìn)行壓實(shí)粘牢后取下冷卻，關(guān)閉加熱臺(tái)電源。

二、進(jìn)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(jīng)過右導(dǎo)向輪至右張緊輪再到繞絲筒，將端頭固定在繞絲筒的外側(cè)。按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)繞絲筒，使金剛石線均勻的分布在整個(gè)繞絲筒上，然后將其另一端頭經(jīng)過左導(dǎo)向輪至左張緊輪，再到繞絲筒內(nèi)側(cè)并固定。

三、進(jìn)行試樣安裝及調(diào)整

先將十字夾具鎖緊在工作臺(tái)上，再將粘樣鎖緊在十字夾具上。松開工作臺(tái)固定螺母，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)調(diào)整試樣的初切面位置，鎖緊工作臺(tái)。擰開二維夾具螺母，調(diào)整試樣的水平角度后鎖緊。打開控制盒開關(guān)，選擇手動(dòng)控制，按上升或下降對(duì)試樣進(jìn)行Z軸方向的調(diào)整，再調(diào)節(jié)千分尺，調(diào)整試樣的Y軸方向，使金剛石線在試樣的初切位置。

四、進(jìn)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(jī)下面，連接出液管、水管、水泵，接通電源。調(diào)整出液管至適當(dāng)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(fā)生碰撞。點(diǎn)擊主軸轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)置框，設(shè)為260 rpm；點(diǎn)擊低速切割設(shè)置框，設(shè)為0.15 mm/min；點(diǎn)擊回程速度設(shè)置框，設(shè)為20 mm/min；點(diǎn)擊行程設(shè)置框，設(shè)為55 mm（考慮包角的因素）。依次點(diǎn)擊主軸運(yùn)行、選擇低速切割、點(diǎn)擊切割停止、點(diǎn)擊切割運(yùn)行，此時(shí)機(jī)器開始切割試樣。切割完成后，點(diǎn)擊主軸停止，調(diào)節(jié)千分尺進(jìn)程為40.32 mm（考慮金剛石線線徑和抖動(dòng)偏移量），再按照前面的順序依次點(diǎn)選，進(jìn)行第二刀切割。再次切割完成后，點(diǎn)擊主軸停止，關(guān)閉控制盒、水泵電源。取下粘樣，按與原來垂直的方向進(jìn)行二次裝卡，并按前面的操作方法進(jìn)行縱向的兩刀切割。切割完成后，點(diǎn)擊主軸停止，關(guān)閉控制盒、水泵電源，取下粘樣。將其放置在加熱臺(tái)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(diào)試進(jìn)行初切位置調(diào)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(jìn)行二次裝卡。然后打開水泵電源，調(diào)節(jié)好出液管位置，再進(jìn)行參數(shù)設(shè)置時(shí)，行程設(shè)置為45 mm（考慮包角的因素），其他參數(shù)數(shù)值不變，開始切割即可。切割完成后，點(diǎn)擊主軸停止，調(diào)節(jié)千分尺進(jìn)程為1.82mm（包含金剛石線線徑和抖動(dòng)偏移量），再點(diǎn)擊主軸運(yùn)行，待運(yùn)行完成后，重復(fù)此操作即可切得多片薄片。

將切割完畢的粘樣再次進(jìn)行加熱、分離，再對(duì)所得薄片進(jìn)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(tài)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。