复合陶瓷车削坯件及其制备方法与流程

本发明涉及陶瓷加工领域，具体而言，涉及复合陶瓷车削坯件及其制备方法。

背景技术：

工程陶瓷因其良好的硬度与耐磨性、良好的热稳定性与化学稳定性而具有广泛的应用场景。然而，因为工程陶瓷高硬度和高脆性的材料性质，在加工过程中，由于其硬脆性，极易出现加工裂纹、表面损伤、整体碎裂等状况，是一种难加工材料。

目前，在工业生产中，陶瓷的主要加工方法是磨削加工，然而磨削加工的效率非常低下。

技术实现要素：

本发明旨在提供复合陶瓷车削坯件，以解决现有技术中的陶瓷加工效率低的问题。

本发明的另一目的在于提供一种具备上述复合陶瓷车削坯件的复合陶瓷车削坯件的制备方法。

本发明的实施例是这样实现的：

本发明实施例提供一种复合陶瓷车削坯件，其包括陶瓷坯件、填充层。填充层包括粘结于陶瓷坯件的待加工表面并填充待加工表面上的凹坑的第一填充部。

本实施例中通过在陶瓷坯件的待加工表面填充填充层，填充层的第一填充部填充待加工表面上的凹坑，在使用较大切削用量的车削加工时，车削刀具施加于陶瓷坯件表面的水平力由陶瓷坯件和第一填充部的侧向支持力共同支撑，凹坑处的陶瓷坯件同样能够收到良好的侧向支撑，陶瓷坯件切削层各处受到基本相等的荷载，因此合力基本为零并平行于陶瓷坯件的待加工表面，陶瓷坯件不容易出现深度方向的裂纹或出现崩碎现象，从而可在较大切削用量下获得平整的加工表面。由此，本实施例中的复合陶瓷车削坯件能够允许较大切削用量的切削加工，具有加工效率高且能够获得平整的加工表面的有益效果。

在本发明的一个实施例中：

填充层还包括包围陶瓷坯件的周面的第二填充部。

在本发明的一个实施例中：

陶瓷坯件为平板状结构，且第二填充部的外周面和陶瓷坯件的周面之间具有夹持部。

在本发明的一个实施例中：

填充层由熔点低于陶瓷坯件的热熔型材料构成。

本发明实施例还提供一种复合陶瓷车削坯件的制备方法，其用于制备前述的复合陶瓷车削坯件。复合陶瓷车削坯件的制备方法包括以下步骤：

填充步骤：向放置有陶瓷坯件的模具的模腔中加入熔融的填充料，填充料冷却后形成粘结于陶瓷坯件的待加工表面并填充待加工表面的凹坑的填充层。

在本发明的一个实施例中：

复合陶瓷车削坯件的制备方法还包括在填充步骤之前的粘接步骤。粘接步骤为将陶瓷坯件粘接于模具的底面。

本发明实施例还提供一种复合陶瓷车削坯件，其包括兼做模具并具有模腔的基板、设置于模腔中的陶瓷坯件。陶瓷坯件通过粘结层粘结于模腔的底面。模腔中除去陶瓷坯件所占空间之外的空间填充有填充层。填充层包括填充于陶瓷坯件的周面和模腔的周面之间的第一填充部和覆盖陶瓷坯件的朝外的待加工表面并填充待加工表面上的凹坑的第二填充部。

在本发明的一个实施例中：

粘结层和填充层由熔点低于陶瓷坯件的同种热熔型材料构成。

在本发明的一个实施例中：

填充层的材料为高分子聚合物或熔点低于陶瓷坯件的金属或合金。

本发明实施例还提供一种复合陶瓷车削坯件的制备方法，其用于制备前述的复合陶瓷车削坯件。复合陶瓷车削坯件的制备方法包括以下步骤：

将陶瓷坯件的底面通过热熔法粘结于模腔的底面，并保持陶瓷坯件的周面和模腔的周面相间隔、陶瓷坯件的上端面位于模腔的开口所在平面之内；

向模腔中加如熔融的填充料，使填充料填充陶瓷坯件的周面和模腔的周面之间的间隙和覆盖陶瓷坯件的上端面，形成填充层。

综上所述，本发明实施例中的复合陶瓷车削坯件和复合陶瓷车削坯件的制备方法具有加工效率高的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例一中的复合陶瓷车削坯件的结构示意图；

图2是图1沿b-b线的剖视图；

图3是图1的a处放大视图；

图4为本发明实施例二中的复合陶瓷车削坯件制备时的结构示意图；

图5是本发明实施例三中的复合陶瓷车削坯件的结构示意图；

图6为图5沿d-d线的剖视图；

图7为图5的c处放大视图；

图8为图5中的基板的结构视图。

图标：100-复合陶瓷车削坯件；200-复合陶瓷车削坯件；10-陶瓷坯件；20-填充层；21-第一填充部；22-第二填充部；22a-夹持部；30-基板；40-粘结层；90-模具；c1-凹坑；p1-待加工表面；q1-模腔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，本发明的描述中若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，本发明的描述中若出现术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

图1是本发明实施例一中的复合陶瓷车削坯件100的结构示意图；图2是图1沿b-b线的剖视图；图3是图1的a处放大视图。请参照图1、图2、图3，本实施例中的复合陶瓷车削坯件100包括陶瓷坯件10和填充层20。填充层20包括粘结于陶瓷坯件10的待加工表面p1并填充待加工表面p1上的凹坑c1的第一填充部21。

在加工过程中，加工刀具将对陶瓷坯件10施加垂直于凹坑c1深度方向的水平力。发明人研究发现，现有的陶瓷材料加工方法普遍采用磨削的原因之一是待加工的陶瓷坯料的表面为具有很多凹坑c1的不平整的表面，这使陶瓷坯件10在受到刀具的水平力时，且不同深度层能够提供的抵抗能力不同，主要体现为具有凹坑c1的表层由于凹坑c1的存在，而呈现一定的悬臂结构的特征，在凹坑c1处失去侧向支撑能力，从而表层刀具作用力和侧向支撑力之间的合力不为零，且大于下层的合力，从而整体上陶瓷表层受到一个作用于陶瓷坯件10表层，并以凹坑c1的坑底为作用点的力矩，该力矩使得，在刀具的水平力的作用下，容易使陶瓷坯件10沿凹坑c1下端的切线方向产生裂纹，严重的将出现向深度方向延伸的崩碎片，从而无法通过大切削用量的车削方法加工获得平整的加工表面，限制了陶瓷的加工效率。

本实施例中的通过在陶瓷坯件10的待加工表面p1填充填充层20，填充层20的第一填充部21填充待加工表面p1上的凹坑c1，在使用较大切削用量的车削加工时，车削刀具施加于陶瓷坯件10表面的水平力由陶瓷坯件10和第一填充部21的侧向支持力共同支撑，凹坑c1处的陶瓷坯件10同样能够收到良好的侧向支撑，陶瓷坯件10切削层各处受到基本相等的荷载，因此合力基本为零并平行于陶瓷坯件10的待加工表面p1，陶瓷坯件10不容易出现深度方向的裂纹或出现崩碎现象，从而可在较大切削用量下获得平整的加工表面。由此，本实施例中的复合陶瓷车削坯件100能够允许较大切削用量的切削加工，具有加工效率高且能够获得平整的加工表面的有益效果。

为进一步保护陶瓷坯件10的周面，填充层20还包括包围陶瓷坯件10的周面的第二填充部22。第二填充部22的设置使得在需要对陶瓷坯件10的棱边进行倒圆角加工时，能够保证加工过程中棱边受力均匀，不易出现崩碎现象。并且第二填充部22的外周面和陶瓷坯件10的周面之间还可具有夹持部22a，以方便平板状结构的陶瓷坯件10在加工前的夹持，避免直接夹持陶瓷坯件10影响陶瓷坯件10的加工。

前述的填充层20由熔点低于陶瓷坯件10的热熔型材料构成，例如填充层20由高分子聚合物或熔点低于陶瓷坯件10的金属或合金构成，如铝及其合金或钛及其合金构成。

实施例二

本实施例中的复合陶瓷车削坯件100的制备方法用于制备实施例一中的复合陶瓷车削坯件100。请参见图4(配合参见图1、图2、图3)，复合陶瓷车削坯件100的制备方法包括填充步骤，即向放置有陶瓷坯件10的模具90的模腔q1中加入熔融的填充料，填充料冷却后形成粘结于陶瓷坯件10的待加工表面p1并填充待加工表面p1的凹坑c1的填充层20。可选地，陶瓷坯件10的周面和模腔q1的周面之间相互间隔，填充层20包括粘结于陶瓷坯件10的待加工表面p1并填充待加工表面p1上的凹坑c1的第一填充部21和包围陶瓷坯件10的周面的第二填充部22。成型完成后的复合陶瓷车削坯件100可用于车削加工，并能够在较大的切削用量下获得较佳的表面效果。可选地，在填充步骤之前还可包括粘接步骤。粘接步骤为将陶瓷坯件10粘接于模具90的底面。用于粘接陶瓷坯件10和模具90的粘接剂可以是硅酸盐类粘接剂、磷酸盐类粘接剂、铝酸盐类粘接剂。

复合陶瓷车削坯件100加工完成后，通过加热使剩下的粘结于陶瓷坯件10上的填充料熔化与陶瓷坯料分离，从而得到所要的陶瓷工件。

实施例三

图5是本发明实施例三中的复合陶瓷车削坯件200的结构示意图；图6为图5沿d-d线的剖视图；图7为图5的c处放大图。请参照图5、图6、图7，本实施例中的复合陶瓷车削坯件200包括兼做模具并具有模腔q1的基板30、设置于模腔q1中的陶瓷坯件10。图8示出了基板30的结构。陶瓷坯件10通过粘结层40粘结于模腔q1的底面。可选地，粘结层40和填充层20由熔点低于陶瓷坯件10的同种热熔型材料构成。模腔q1中除去陶瓷坯件10所占空间之外的空间填充有填充层20。可选地，填充层20的材料为高分子聚合物或熔点低于陶瓷坯件10的金属或合金，例如铝合金。填充层20包括覆盖陶瓷坯件10的朝外的待加工表面p1并填充待加工表面p1上的凹坑c1的第一填充部21和填充于陶瓷坯件10的周面和模腔q1的周面之间的第二填充部22。

本实施例中的复合陶瓷车削坯件200和实施例一中的复合陶瓷车削坯件100基本相同，其不同之处在于，还包括兼做模具并具有模腔q1的基板30。基板30一方面可进一步提高复合陶瓷车削坯件200的整体受力性能，使得陶瓷坯件10在加工时受到的作用力能够很好地在复合陶瓷车削坯件200上分布，进一步降低加工时陶瓷坯件10崩碎或产生裂缝，另一方面替代了实施例一中的复合陶瓷车削坯件100成型时所需的模具90。

因此，本实施例中的复合陶瓷车削坯件200能够允许较大切削用量的切削加工，具有加工效率高且能够获得平整的加工表面的有益效果，且复合陶瓷车削坯件200的成型过程不需要额外模具。

实施例四

本实施例中的复合陶瓷车削坯件200的制备方法用于制备实施例三中的复合陶瓷车削坯件200。复合陶瓷车削坯件200的制备方法包括以下步骤：

将陶瓷坯件10的底面通过热熔法粘结于模腔q1的底面，并保持陶瓷坯件10的周面和模腔q1的周面相间隔、陶瓷坯件10的上端面位于模腔q1的开口所在平面之内；

向模腔q1中加如熔融的填充料，使填充料填充陶瓷坯件10的周面和模腔q1的周面之间的间隙和覆盖陶瓷坯件10的上端面，形成填充层20。

本实施例中的填充层20的材料可以为铝合金。粘结陶瓷坯件10和基板30的粘结层40可使用硅酸盐类粘接剂、磷酸盐类粘接剂、铝酸盐类粘接剂。基板30可以由陶瓷构成。

陶瓷坯件10加工完成后，加热使得粘结层40和填充层20熔化脱离陶瓷坯件10，陶瓷坯件10和从模腔q1中取出，基板30可再次使用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。