陶瓷量块的比较测量分析

　　一、前　言

　　量块是用两个相互平行的测量面之间的距离来决定其工作长度的一种高准确度量具,广泛应用于长度量值的传递系统中。所以,量块的制造、检定、使用、保养直接影响到机械零件、各种计量器具等的制造准确度。使用GCr15轴承钢和硬质合金制造的量块各国都有统一的检定和生产标准。但是,使用高科技材料——精密陶瓷(Fine Ceramics)制造量块在国外仅有少数国家进行,而在国内尚无先例。我们经过多年的研究探索,综合了国内外精密陶瓷材料和量块制造的先进科技成果,成功地研制出0.5～100mm各种组别的陶瓷量块。由于量块的原材料与轴承钢和硬质合金有着根本的不同,所以必须从材料选择、制造工艺、检测计量等方面全面分析综合研究。

　　二、原材料特性简介

　　用来制造量块的陶瓷主要成份为氧化锆(ZrO2)。它具有精密陶瓷所共有的耐磨损、耐腐蚀、强度高、材料稳定性好等优良特性,作为量块原材料使用,更显示出其优越性。

　　1.韧性和强度

　　由于ZrO2具有一种特殊的相变特性,可以在其中加入适当的稳定剂,大大地提高韧性和强度,使得增韧氧化锆的断裂韧性值达到12MN/m³/2以上,成为精密陶瓷群体之首,具备了作为量块材料使用的基本条件,保证了使用的安全可靠性。此外,在研削加工时,会形成表面压缩层,从而产生强化作用,进一步提高了表面强度。

　　2.形变性能

　　钢质量块的原材料属于塑性材料,其滑移强度比断裂强度小,所以在受外力作用时大量的塑性变形出现在断裂之前,当此变形不被察觉时将引起误导操作。但是,陶瓷属于脆性材料,其受外力作用时的变形仅为弹性变形,不发生塑性变形,在达到滑移强度前已断裂或剥落,不会引起误导,并且在局部损伤时,可以酌情使用。

　　3.线膨胀系

　　数机械制造等行业,大量使用的是钢制零件。在精密测量中,常常使用量块作为标准进行比较测量。为了减少检测时的温度与标准温度20℃之差所带来的测量误差,要求量块和被测件的线膨胀系数相近。所研制的陶瓷量块热膨胀系数为(10±1)×10^-6/℃,与钢质零件非常相近,当环境温度与标准温度20℃偏差不多时,测量误差一般不必修正。但是,从陶瓷量块的制造、检定方面来说,比较测量时采用钢质量块作基准,此时温度与热膨胀系数的影响必须考虑,以便获得更高的测量准确度。

　　4.制品的使用和保管

　　陶瓷材料制造的量块,给使用者带来极大的方便。在保管时不需特别的涂油、包装。在使用中不怕碱、酸和水分;只要注意使用规范,不易出现划痕;耐磨性和材料稳定性好,可以延长检定周期;陶瓷量块表面质量保持性好,研合精度高,研合力大;其不导磁,不导电的性能,也给特殊环境下的使用提供了可能。