Kiselkarbid förblir starkt även vid höga temperaturer och uppvisar utmärkt motståndskraft mot termisk chock, syror och alkalier samt har utmärkta slitstyrkaegenskaper.
MMC:s bearbetbarhet begränsas av sprödbrott i SiC-partiklarna och plogning av matrismaterialet [1].
Defekter i arbetsstycket har observerats på bearbetade ytor på grund av krossade eller utdragna SiC-partiklar [2]. Dessa arbetsstyckesdefekter inkluderar gropar, matrisrivning och svullnad som uppstår till följd av att krossade SiC-partiklar komprimeras eller avlägsnas under tillverkningen [3.
Skärande verktyg
Skärverktyg som används för SiC-bearbetning måste klara svåra förhållanden med hög töjningshastighet, temperatur och korrosion. Materialen måste därför klara höga dynamiska belastningar samtidigt som de måste vara strukturellt sunda och ha tillräckligt lång livslängd för att klara upprepad användning över tid.
Volframkarbid (WC) är ett attraktivt val för skärverktyg eftersom det ger utmärkt seghet, slitstyrka och värmeledningsförmåga. Tyvärr kan dess huvudbeståndsdelar - W och Co - bli en bristvara med tiden när naturresurserna minskar, vilket gör den långsiktiga tillgången till ett problem. Andra alternativ kan vara titan- eller vanadiumkarbider.
Kemikalieresistens bör också vara en viktig faktor när man väljer material för skärverktyg, eftersom verktyget kommer i kontakt med kemikalier under bearbetningen som kan förorena och försämra det med tiden.
Det finns ett brett sortiment av skärverktyg, allt från linjära till roterande verktyg. Linjära verktyg omfattar verktygsbits (enpunktsskärande verktyg) och brotschar, medan roterande verktyg omfattar borrar, försänkningar och försänkningshål, gängtappar och matriser, gängtappar och matriser samt brotschar. Keramikspecifika skärverktyg består ofta av hårdmetallskär som möjliggör effektiv keramisk bearbetning medan andra skärverktyg kan innehålla kiselkarbid- (SiC) eller diamantkomponenter.
Kylning
Bearbetningsprocesser producerar ofta överdriven värme under skärprocessen, vilket har en negativ inverkan på materialets bearbetbarhet och i slutändan orsakar restspänningar och dåliga mekaniska egenskaper hos bearbetade ytor [74]. Effektiva kylningsapplikationer är avgörande för att minska skärkraften och förbättra bearbetbarheten hos arbetsstycken; sådana applikationer avlägsnar överskottsvärme från arbetsområdet genom att påskynda spånevakuering, skapa filmlager mellan skärverktyg och spånor samt minska smörjfriktionen - men kemikaliebaserade kylmedel kan förorena miljön, påverka människors hälsa negativt eller höja driftskostnaderna avsevärt [75].
Bearbetning av SiCp/Al-kompositer kräver ett speciellt tillvägagångssätt för att förhindra tidigt verktygsslitage och bevara den bearbetade ytans integritet. En populär metod är att använda obelagda hårdmetallskär eller TiAlN-belagda verktyg med en hårdhet mellan 60 och 65 HRc, tillsammans med kryogena kylmedel för att öka kyl- och smörjverkan.
Kryogen kylning kan bidra till att minska skärkrafterna och värmepåverkan vid fräsning, samt minska verktygsbyten och cykeltider som ett resultat av dess användning. Dessutom eliminerar kryogen kylning giftiga kemikalier från arbetsområdena - en fördel som Gu et al. rapporterade i sin studie om förbättrad bearbetbarhet hos SiCp/Al-komposit med hög SiC-fraktion med hjälp av kryogen kylning, vilket resulterade i en bearbetad yta med hög integritet samt minskat sprödbrott.
Smörjning
I traditionella bearbetningsprocesser används olika typer av kyl- och smörjtekniker som alla har höga kostnader för kylvätskor, påverkar människors hälsa och miljön negativt och kanske inte är hållbara på lång sikt. För att möta denna utmaning utforskar forskarna olika kylnings- och smörjningsmetoder som kan utgöra hållbara alternativ till de konventionella metoderna.
Bearbetbarheten hos MMC förstärkta med SiC varierar beroende på hur partiklarna interagerar med skärverktyget under bearbetningen, temperaturutvecklingen och de krafter som uppstår [142]. Som ett resultat kan bearbetade ytor uppvisa plogade fåror, grunda gropar, matrisutrivning och utdragna SiC-fragment inifrån själva materialet [149].
Forskare har använt olika smörjstrategier för att åtgärda ytdefekter. Dessa inkluderar atomiserad sprutning av fasta smörjmedel (t.ex. grafit), nanofluider (t.ex. NH3, SiO2), joniska vätskor och elektrolytisk dressing i processen (ELID). Av dessa metoder erbjuder MQL flera fördelar, bland annat lägre produktionskostnader, skydd av arbetstagarnas hälsa och miljömässig hållbarhet samtidigt som verktygens skjuvhållfasthet ökar.
CO2-assisterad kryoskärning med MQL visar utmärkt bearbetningsprestanda för en Al6063/SiCp/65p-kompositplatta, på grund av minskad vidhäftning mellan arbetsstycke och verktyg på grund av CO2-assisterad skärnings miljö med låg temperatur, vilket gör att SiC-partiklar kan interagera mer effektivt med skärverktyg än vad översvämningsskärning gör.
Verktygsslitage
Kiselkarbid (SiC) är ett hårt material med exceptionella mekaniska egenskaper och hög motståndskraft mot korrosion, värmechock och andra extrema förhållanden. På grund av dessa överlägsna egenskaper används SiC ofta som förstärkning i metallmatriskompositer (MMC) för applikationer som kräver slitstyrka och motståndskraft mot termisk chock.
MMC med SiC-förstärkning kan dock vara utmanande att bearbeta på grund av deras sprödhet och svåra brottkarakteristik [1, 2]. Detta leder till undermåliga bearbetade ytor, ökat verktygsslitage, minskad skärkraft och i slutändan lägre produktivitet och effektivitet, vilket i sin tur leder till minskad produktivitet och effektivitet.
Många tekniker har utvecklats för att förbättra bearbetbarheten hos MMC med SiC-förstärkning, t.ex. användning av flerskiktade hårdmetallverktyg, justering av skärhastighet och matningshastighet samt användning av ultraljudsvibrationer. Studier har gjorts av hur varje faktor påverkar MMC med SiC-armering.
MRR och ytjämnhet (SR) hos bearbetade ytor beror på olika elektriska parametrar under EDM, t.ex. spaltspänning, toppström, puls på-tid, puls av-tid samt icke-elektriska parametrar som spolning som påverkar bearbetbarheten hos arbetsstycket samt slitage på keramiska verktyg.
Swedish 
English