Surface PropertiesSurface Structure

Surface Properties
Surface Structure (Topography)
In general, ceramics are brittle materials and their machining is influenced by this. The surface structure as a part of the surface integrity of a component can be an indication of the functionality. In machining ceramics, the state of the material removal mechanisms is important, because rough surfaces are unacceptable for many applications. Therefore, the post-grinding polishing operation typically serves to improve the surface finish. Unlike grinding, the polishing process precedes predominantly ductile or plastic material removal. Polishing is a more expensive process and not accessible for complex geometries. For the investigations of the surface structure, scanning electron microscopy (SEM) is the most common technique.
Figure 3.53 present micrographs of the surface structure of ground alumina to determine the influence of depth of cut in grinding. To increase the depth of grit continuously, the polished specimen were tilted in a surface grinding process. As the grits contact the polished surface, sharp cutting grits immediately start removing material in the ductile mode (cutting). Duller cutting points first remove the sputtered gold coating in elastic contact (rubbing) and then displace material sideways in plastic deformation (ploughing). With increasing grit depth of cut, cracks begin to form, and material is removed by micro-brittle fracture.

Figure 3.53.
Grit-workpiece interaction at low depth of cut
Figure options
In grinding ceramics the surface structure is not describable by the roughness itself. The material behavior of ceramics undergoes thermal and mechanical loading which leads to surfaces with different characteristics.Figure 3.54 shows micrographs of alumina ground by surface and creep-feed grinding processes with identically roughness Ra and Rz. The structure of the micrographs differs less; both plastic deformation as well as brittle material removal are visualized.

Figure 3.54.
Surface structure of ground alumina
Figure options
The differences in the material behavior are obvious at high magnification, Figure 3.55. Beside brittle-removed material, plastically-deformed material can be seen in both, surface and creep-feed ground surfaces. The plastic deformations are smooth, without excesses in creep-feed grinding, when compared to smeared and rugged, plastically-removed and rebounded material in surface grinding. This observation shows that different thermal and mechanical effects influence the microstructure of the machined ceramics. The different removal mechanisms assume influences on application of machined parts.

Figure 3.55.
Plastic deformations in grinding alumina
Figure options
Besides the machining process itself, the surface structure is also influenced by the material. In view of their mechanical properties, grain size-varied alumina behave very differently in grinding. Figure 3.56 shows SEM micrographs of ground surfaces, which were ground identically at low grit depth of cut. For sintering the investigated alumina at temperatures ranging from 1300 °C to 1700 °C, no additives were used. The average grain size increases from 0.8 to 12 μm with the increase of the sintering temperatures.

Figure 3.56.
Surface structure in grinding of different grades of alumina
Figure options
The ground surfaces exhibit different mechanisms of surface formation. With the increase in grain size, the surfaces become continuously rougher. The removal of single grains dominates over groove formation. The fine-grained variants TM30 and TM40 are covered with smooth grooves. TM50 and TM60 reveal many near-perfect grain facets and TM70 transgranular fracture is observed.
Figure 3.56 has already indicated the dependence of the grinding conditions on surface roughness in machining ceramics. In the grinding direction, the material is cut off. Perpendicular to the cutting direction, plastic deformations lead to higher roughnesses. Figure 3.57, in a polar diagram, shows various grades of alumina ceramic and their respective surface roughness Rz. The surface roughness increases with increasing grain size. The directionality of the roughness gradually disappears with larger material grain sizes because the material removal mechanism changes from ductile to brittle mode.

Figure 3.57.
Roughness as a function of the grinding condition

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

คุณสมบัติของพื้นผิวโครงสร้างพื้นผิว (ภูมิประเทศ)ทั่วไป เซรามิกส์เป็นวัสดุที่เปราะ และการตัดเฉือนได้รับอิทธิพลจากนี้ โครงสร้างผิวเป็นส่วนหนึ่งของความสมบูรณ์ของพื้นผิวของส่วนประกอบได้ตัวบ่งชี้ของการทำงาน ในเครื่องจักรกลเครื่องเคลือบ รัฐกลไกกำจัดวัสดุเป็นสำคัญ เนื่องจากไม่สามารถยอมรับได้สำหรับโปรแกรมประยุกต์จำนวนมากพื้นผิวขรุขระ ดังนั้น การขัดหลังบดโดยปกติทำหน้าที่ปรับปรุงผิวด้วย ซึ่งแตกต่างจากการบด การขัดก่อนหน้า ductile หรือพลาสติกเป็นวัสดุกำจัด ขัดมีราคาแพงมากขึ้นกระบวนการ และไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน สำหรับตรวจสอบโครงสร้างผิว microscopy อิเล็กตรอนสแกน (SEM) เป็นเทคนิคพบบ่อยที่สุดรูปที่ 3.53 แสดง micrographs ของโครงสร้างพื้นผิวของพื้นดินอลูมินาเพื่อพิจารณาอิทธิพลของความลึกของการตัดบด เพื่อเพิ่มความลึกของ grit เนื่อง ตัวอย่างสวยงามถูกยืดในเจียระไนกระบวนการ ขณะ grits ติดต่อ grits ขัดผิว คมตัดทันที เริ่มเอาวัสดุในโหมด ductile (ตัด) จุดตัด duller เอาออกเคลือบทอง sputtered ติดต่อยืดหยุ่น (rubbing) แล้ว เลื่อนวัสดุด้านข้างในแมพพลาสติก (มงคล) ความลึก grit เพิ่มตัด รอยแตกเริ่มต้นแบบฟอร์ม และวัสดุจะถูกเอาออก โดยไมโครเปราะแตกหัก รูปที่ 3.53 Grit-เทคโนโลยีโต้ตอบที่ต่ำลึกตัดตัวเลือกรูปในการบดเคลือบ โครงสร้างผิวไม่ได้ describable ด้วยความหยาบเอง ลักษณะการทำงานวัสดุของเครื่องเคลือบทนี้โหลดความร้อน และเครื่องจักรกลซึ่งนำไปสู่พื้นผิวมีลักษณะแตกต่างกัน รูปที่ 3.54 แสดง micrographs ของ Rz และอลูมินาพื้นผิวและกระบวนการบดอาหารคืบกับตรงความหยาบ Ra โครงสร้างของ micrographs แตกต่างน้อย visualized ทั้งแมพพลาสติกตลอดจนกำจัดวัสดุเปราะ รูปที่ 3.54 โครงสร้างพื้นผิวของพื้นดินอลูมินาตัวเลือกรูปความแตกต่างในลักษณะการทำงานวัสดุชัดเจนที่สูง ๆ รูป 3.55 ข้างเปราะเอาวัสดุ วัสดุ plastically deformed สามารถเห็นทั้ง พื้นผิวและพื้นผิวดินคืบอาหาร Deformations พลาสติกได้ราบรื่น โดย excesses ในคืบอาหารบด เมื่อเทียบกับวัสดุชัด และทนทาน เอา plastically และกระดอนในผิวบด สังเกตดูอาการนี้แสดงว่า ลักษณะพิเศษที่ความร้อน และเครื่องจักรกลต่าง ๆ มีผลต่อโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกส์ machined กลไกต่าง ๆ เอาสมมติว่าอิทธิพลในแอพลิเคชันส่วน machined รูปที่ 3.55 การ Deformations พลาสติกในบดอลูมินาตัวเลือกรูปนอกจากนี้กระบวนการชิ้นเอง โครงสร้างพื้นผิวได้รับอิทธิพลจากวัสดุยัง มุมมองคุณสมบัติของเครื่องจักรกล หลากหลายขนาดเม็ดอลูมินาทำงานแตกต่างกันมากในการบด รูปที่ 3.56 แสดง micrographs SEM ของพื้นผิวดิน ซึ่งพื้นดินที่ความลึก grit ต่ำตัดตรง อลูมินา investigated ที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1300 ° C ถึง 1700 ° C การเผา สารไม่ได้ใช้ ขนาดเมล็ดเฉลี่ยเพิ่มขึ้นจาก 0.8 12 μm มีการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิ sintering รูปที่ 3.56 โครงสร้างพื้นผิวในการบดของเกรดต่าง ๆ ของอลูมินาตัวเลือกรูปพื้นผิวดินแสดงกลไกต่าง ๆ ของผู้แต่งผิว เพิ่มขนาดของเมล็ดข้าว พื้นผิวกลายเป็นหยาบอย่างต่อเนื่อง เอาธัญพืชเดียวกุมอำนาจเหนือร่องก่อ ทรายแป้งละเอียดย่อย TM30 และ TM40 ถูกปกคลุม ด้วยร่องเรียบ TM50 และ TM60 เปิดเผยมากใกล้ถือข้าวแง่มุม และสังเกตกระดูก transgranular TM70รูปที่ 3.56 ได้แล้วระบุที่พึ่งบดเงื่อนไขความหยาบผิวในเครื่องจักรกลเครื่องเคลือบ ในทิศทางที่บด วัสดุถูกตัดออกไป เส้นตั้งฉากกับทิศทางการตัด deformations พลาสติกทำให้ roughnesses สูง รูปที่ 3.57 ในไดอะแกรมโพลาร์ แสดงระดับต่าง ๆ ของแต่ละพื้นผิวความหยาบ Rz และอลูมินาเซรามิก เพิ่มความหยาบพื้นผิว ด้วยการเพิ่มขนาดของเมล็ดข้าว ทิศของความหยาบที่ค่อย ๆ หาย ด้วยขนาดเม็ดวัสดุขนาดใหญ่เนื่องจากกลไกการกำจัดวัสดุที่เปลี่ยนจาก ductile โหมดเปราะ รูปที่ 3.57 ความหยาบเป็นฟังก์ชันของเงื่อนไขคัฟ

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

คุณสมบัติพื้นผิว
โครงสร้างของผิวหน้า (ภูมิประเทศ)
โดยทั่วไป, เซรามิกเป็นวัสดุที่เปราะและเครื่องจักรกลของพวกเขาได้รับอิทธิพลจากนี้ โครงสร้างพื้นผิวที่เป็นส่วนหนึ่งของความสมบูรณ์ของพื้นผิวขององค์ประกอบที่สามารถเป็นตัวบ่งชี้ของการทำงาน เซรามิกในการตัดเฉือนรัฐของกลไกการกำจัดวัสดุที่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากพื้นผิวขรุขระเป็นที่ยอมรับไม่ได้สำหรับการใช้งานจำนวนมาก ดังนั้นการดำเนินการหลังการบดขัดมักจะทำหน้าที่ในการปรับปรุงพื้นผิว ซึ่งแตกต่างจากการบดกระบวนการขัดแจ๋วเด่นดัดหรือกำจัดวัสดุพลาสติก ขัดเป็นกระบวนการที่มีราคาแพงและไม่สามารถเข้าถึงได้สำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน สำหรับการตรวจสอบของโครงสร้างพื้นผิวสแกนกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอน (SEM) เป็นเทคนิคที่พบมากที่สุด.
รูปที่ 3.53 ไมโครปัจจุบันของโครงสร้างพื้นผิวของอลูมิเนียมพื้นดินเพื่อตรวจสอบอิทธิพลของความลึกของการตัดในการบด เพื่อเพิ่มความลึกของกรวดอย่างต่อเนื่องตัวอย่างขัดถูกเอียงในกระบวนการบดพื้นผิว ในฐานะที่เป็นปลายข้าวติดต่อขัดผิวตัดปลายข้าวคมชัดทันทีเริ่มต้นการเอาวัสดุในโหมดดัด (ตัด) ติดจุดตัดครั้งแรกเอาเคลือบทอง sputtered ยืดหยุ่นในการติดต่อ (ถู) และจากนั้นย้ายวัสดุข้างในเสียรูปพลาสติก (ไถ) ด้วยการเพิ่มความลึกของการตัดกรวดรอยแตกเริ่มต้นในรูปแบบและวัสดุที่จะถูกลบออกโดยการแตกหักไมโครเปราะ. รูปที่ 3.53. ปฏิสัมพันธ์ Grit-ชิ้นงานที่ระดับความลึกต่ำของการตัดตัวเลือกรูปที่บดเซรามิกในโครงสร้างพื้นผิวที่ไม่ได้พรรณนาโดยความหยาบกร้านของตัวเอง พฤติกรรมของเซรามิกวัสดุที่ผ่านการโหลดความร้อนและเครื่องจักรกลซึ่งนำไปสู่พื้นผิวที่แตกต่างกันกับ characteristics.Figure 3.54 แสดงให้เห็นว่าไมโครอะลูมินาจากพื้นดินโดยพื้นผิวและคืบฟีดบดกระบวนการที่มีความขรุขระเหมือนกันราและ Rz โครงสร้างของไมโครแตกต่างกันน้อยลง ทั้งเปลี่ยนรูปแบบพลาสติกเช่นเดียวกับการกำจัดวัสดุที่เปราะจะมองเห็น. รูปที่ 3.54. โครงสร้างพื้นผิวของอลูมิเนียมพื้นตัวเลือกรูปที่แตกต่างในพฤติกรรมของวัสดุที่จะเห็นได้ชัดที่กำลังขยายสูงรูปที่ 3.55 นอกจากวัสดุที่เปราะ-ลบออกวัสดุแบบพลาสติก-พิการสามารถมองเห็นได้ทั้งพื้นผิวและคืบฟีดพื้นผิวดิน รูปร่างพลาสติกจะเรียบโดยไม่คืบตะกละในฟีดบดเมื่อเทียบกับป้ายและขรุขระแบบพลาสติก-ลบออกดีดตัวขึ้นและวัสดุที่ใช้ในการบดพื้นผิว ข้อสังเกตนี้แสดงให้เห็นว่าผลกระทบความร้อนและเครื่องจักรกลที่แตกต่างกันมีผลต่อโครงสร้างจุลภาคของเซรามิกเครื่อง กลไกการกำจัดที่แตกต่างกันถือว่ามีอิทธิพลต่อการประยุกต์ใช้ชิ้นส่วนเครื่อง. รูปที่ 3.55. รูปร่างบดพลาสติกอลูมิเนียมรูปตัวเลือกนอกจากนี้กระบวนการเครื่องจักรของตัวเองโครงสร้างพื้นผิวที่ยังได้รับอิทธิพลจากวัสดุ ในมุมมองของคุณสมบัติทางกลของพวกเขาประพฤติอลูมิเนียมขนาดที่แตกต่างกันเมล็ดพืชแตกต่างกันมากในการบด รูปที่ 3.56 แสดงให้เห็น SEM ไมโครกราฟของพื้นผิวดินซึ่งเป็นพื้นดินเหมือนกันที่ระดับความลึกกรวดต่ำของการตัด สำหรับการเผาอลูมิสอบสวนที่อุณหภูมิตั้งแต่ 1,300 ° C ถึง 1,700 องศาเซลเซียสไม่มีสารถูกนำมาใช้ การเพิ่มขึ้นของขนาดเม็ดเฉลี่ย 0.8-12 ไมโครเมตรกับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการเผา. รูปที่ 3.56. โครงสร้างพื้นผิวในการบดของผลการเรียนที่แตกต่างกันของอลูมิเนียมตัวเลือกรูปที่พื้นผิวพื้นดินแสดงกลไกที่แตกต่างกันของการสร้างพื้นผิว ด้วยการเพิ่มขนาดของเมล็ดข้าวพื้นผิวขรุขระเป็นอย่างต่อเนื่อง การกำจัดของเมล็ดเดียวครอบงำมากกว่าการก่อร่อง สายพันธุ์ที่มีความละเอียดและ TM30 TM40 ถูกปกคลุมไปด้วยร่องเรียบ TM50 และ TM60 เปิดเผยหลายแง่มุมของเมล็ดข้าวที่อยู่ใกล้ที่สมบูรณ์แบบและ TM70 transgranular แตกหักเป็นที่สังเกต. รูปที่ 3.56 ได้ชี้ให้เห็นแล้วการพึ่งพาอาศัยกันของเงื่อนไขบดบนพื้นผิวที่ขรุขระในการตัดเฉือนเซรามิก ในทิศทางบดวัสดุที่ถูกตัดออก ตั้งฉากกับทิศทางตัดรูปร่างพลาสติกนำไปสู่ความขรุขระสูง รูปที่ 3.57 ในแผนภาพขั้วโลกแสดงเกรดต่างๆของอลูมินาเซรามิกและพื้นผิวที่ขรุขระของตน Rz การเพิ่มขึ้นของพื้นผิวที่ขรุขระกับขนาดของเมล็ดข้าวที่เพิ่มขึ้น ทิศทางของความหยาบกร้านค่อยๆหายไปมีขนาดเม็ดวัสดุขนาดใหญ่เพราะการเปลี่ยนแปลงกลไกการกำจัดวัสดุจากอ่อนไปที่โหมดเปราะ. รูปที่ 3.57. ความหยาบเป็นหน้าที่ของสภาพบด

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

คุณสมบัติของพื้นผิว ( ภูมิประเทศ )

โครงสร้างผิวทั่วไป เซรามิกเป็นวัสดุเปราะและเครื่องจักรกลของพวกเขาได้รับอิทธิพลจากเรื่องนี้ โครงสร้างพื้นผิวที่เป็นส่วนหนึ่งของพื้นผิวความสมบูรณ์ของส่วนประกอบที่สามารถบ่งชี้ของการทํางาน ในการตัดเฉือนวัสดุเซรามิก , สถานะของการเป็นกลไกสำคัญ เนื่องจากพื้นผิวขรุขระเป็นที่ยอมรับไม่ได้สำหรับการใช้งานมากดังนั้น การบดขัดโดยทั่วไปให้บริการโพสต์การปรับปรุงพื้นผิวเสร็จสิ้น ซึ่งแตกต่างจากการบดกระบวนการขัดวางเด่นอ่อนหรือพลาสติกวัสดุกำจัด . ขัดเป็นขั้นตอนราคาแพงมากขึ้นและสามารถเข้าถึงได้สำหรับรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน สำหรับการตรวจสอบโครงสร้างพื้นผิว , กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด ( SEM ) เป็นเทคนิคที่พบบ่อยที่สุด
.รูป micrographs 3.53 ปัจจุบันของโครงสร้างผิวดินอลูมินา เพื่อศึกษาอิทธิพลของความลึกของการตัดบด เพื่อเพิ่มความลึกของความอดทนอย่างต่อเนื่อง ตัวขัดผิวเอียงในกระบวนการบด ติดต่อเป็นปลายข้าว ขัดผิว , คมตัดหนมทันทีเริ่มต้นการลบวัสดุในโหมดอ่อน ( ตัด )แบบ duller ตัดจุดแรกเอา sputtered ทองเคลือบติดต่อยืดหยุ่น ( ลูบ ) แล้วแทนที่วัสดุข้างในการเสียรูปพลาสติก ( ไถ ) การเพิ่มความลึกของการตัดมานะ รอยแตกเริ่ม รูปแบบ และวัสดุจะถูกเอาออกโดยไมโครแตกเปราะ

รูปที่สุด
มานะชิ้นงานปฏิสัมพันธ์ที่ความลึกน้อย

รูปที่เลือกตัดในการบดเซรามิกโครงสร้างพื้นผิวไม่ได้เป็นบอกโดยผิวนั่นเอง พฤติกรรมของวัสดุเซรามิกผ่านความร้อนโหลดซึ่งทำให้พื้นผิวมีลักษณะที่แตกต่างกันและกล รูป 3.54 แสดง micrographs อลูมินาโดยพื้นผิวพื้นดินคืบอาหารและบดกระบวนการกับความหยาบราเหมือนกันคร้าบ . โครงสร้างของ micrographs แตกต่างน้อยลงทั้งคู่เปลี่ยนรูปแบบพลาสติก ตลอดจนการกำจัดวัสดุเปราะจะมองเห็น

รูป 3.54 . โครงสร้างพื้นผิวของพื้นดิน อะ


รูปตัวเลือกความแตกต่างในพฤติกรรมของวัสดุที่ชัดเจนที่ขยายสูงรูป 3.55 . นอกจากเปราะลบออกวัสดุ , วัสดุ plastically พิการสามารถเห็นได้ทั้งพื้นผิว และค่อยๆดึงพื้นผิวพื้นดิน ส่วนรูปพลาสติกจะเรียบไม่มีมาตรฐานในอาหารบดคืบเมื่อเทียบกับป้ายและขรุขระ ออก plastically ตัววัสดุและพื้นผิวบด การสำรวจครั้งนี้ แสดงให้เห็นว่าผลกระทบทางความร้อนและเชิงกลที่แตกต่างกันมีผลต่อโครงสร้างจุลภาคของกลึงเซรามิก กลไกการกำจัดที่แตกต่างกันถือว่ามีอิทธิพลต่อการประยุกต์ใช้ machined parts .

รูปที่ 3.55 .
ในรูปพลาสติกบดอะ

รูปตัวเลือกนอกจากกระบวนการกลึงเอง โครงสร้างผิวยังได้รับอิทธิพลจากวัสดุ ในมุมมองของพวกเขา คุณสมบัติทางกล , ขนาดเม็ดหลากหลายอะทำตัวแตกต่างกันมากในการบด รูปที่ 3.56 แสดง SEM micrographs ของพื้นผิวดิน ซึ่งดินที่ความลึกความอดทนต่ำกันตัดเพื่อศึกษาการเผาที่อุณหภูมิ 1300 องศา อะ ตั้งแต่ 1700 ° C C ไม่มีสารเจือปน ใช้ ค่าเฉลี่ยของขนาดเม็ดเพิ่มขึ้นจาก 0.8 ถึง 12 μ M กับการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการเผา

รูปที่ 3.56 .
โครงสร้างผิวในบดเกรดที่แตกต่างกันของอะลูมินา

รูปตัวเลือกพื้นดินพื้นผิวมีกลไกที่แตกต่างกันของการสร้างพื้นผิวด้วยการเพิ่มขึ้นของขนาดเกรน พื้นผิวขรุขระเป็นอย่างต่อเนื่อง . เอาเม็ดเดียวการเป็นผู้นำร่อง โดยตัวแปร tm30 tm40 อย่างละเอียดและครอบคลุมกับร่องเรียบ tm50 tm60 เปิดเผยและหลายแง่มุมที่สมบูรณ์แบบและ tm70 transgranular ใกล้เกรนแตกเป็นที่สังเกต
รูปที่ 356 ได้พบอิสระของคัฟ สภาพความขรุขระของพื้นผิวในเครื่องจักรเซรามิก ในการทิศทาง วัสดุที่ถูกตัดออก ตั้งฉากกับทิศทางที่มีการตัดพลาสติก , นำ roughnesses สูงกว่า รูป 3.57 ในแผนภาพขั้ว , แสดงเกรดต่างๆของอลูมินาเซรามิกและความขรุขระของผิวของตนยัง .ความหยาบผิวเพิ่มขึ้น ด้วยการเพิ่มขนาดของเมล็ดข้าว ทิศทางของความหยาบค่อยๆหายไป มีขนาดเม็ดวัสดุที่มีขนาดใหญ่เนื่องจากวัสดุกำจัดกลไกการเปลี่ยนแปลงจากอ่อนไปที่โหมดเปราะ

รูป 3.57 .
ขรุขระเป็นฟังก์ชันของเงื่อนไข
คัฟ