金剛鑽、人造寶石等屬於超硬材料,你知道它們是怎樣加工的嗎?

2021-01-08 金碩物理化學

高超的機械加工師

金剛鑽、人造寶石等屬於超硬材料,你知道它們是怎樣加工的嗎?過去人們用雷射來進行加工,但雷射發生裝置很複雜,加工成本很高,所以現在人們常用超聲波來加工它們.

為什麼用超聲波呢?因為超聲波的波長短、頻率高,具有較強的集束髮射性能.這一特性使其具有了徵服某些超硬材料的本領.當然,單純的超聲波是不能直接用於機械加工的,必須加上一些超聲能量的承載物,才能進行加工.這種能量承載物就是磨粒.細小的磨粒在超聲波能量的作用下,以極高的速度衝擊加工表面,表面材料在磨粒衝擊下,逐步被磨損,而達到加工的目的.這就是超聲波加工的原理.

那麼怎樣才能在寶石上加工出不同形狀的小孔呢?這是由固定在超聲振動頭下端的工具橫截面形狀決定的.因為振動頭作超聲振動時,只有工具橫截面下面的磨料承載超聲能量,對工件表面材料作高速衝擊,所以在被加工表面上也必然打出與工具橫截面形狀相同的孔來,如三角形、橢圓形、星形等非圓形孔.同時,也可以用來加工金剛鑽模上或硬質合金噴嘴上的細孔(0.1~0.15毫米).這在一般機械加工方法中,是很難做到的.你看,超聲波的「手段」夠高吧!

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