《先進陶瓷加工導論》共分16章。內(nèi)容主要包括陶瓷的塑性磨削,用粗砂輪進行精細陶瓷的塑性超精加工,陶瓷磨削機理,陶瓷磨削的強度和損傷深度,ELID磨削技術(shù)高效超精密加工結(jié)構(gòu)陶瓷零件,陶瓷材料的EuD磨削性能,ELID磨削陶瓷技術(shù)的應用及其砂輪的在線監(jiān)測,陶瓷材料的高效砂帶磨削,陶瓷研磨的聲發(fā)射監(jiān)控,陶瓷材料的單晶和多晶金剛石研磨,陶瓷磨削的雙裂紋模型,金剛石砂輪雙面磨削,磁頭的超精密拋光,陶瓷的激光輔助磨削,陶瓷的超聲波加工以及陶瓷材料加工進展等。
《先進陶瓷加工導論》既可作為高等院校陶瓷材料專業(yè)和機械制造專業(yè)的研究生,本科生的教材或參考書,也可供從事相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和工程技術(shù)人員參考。
工程陶瓷由于其高硬度、防腐耐磨、耐高溫、質(zhì)量輕等特性在航空航天、石油勘探、化工、國防等工業(yè)領(lǐng)域的應用越來越廣泛,可以預見,許多機械裝備上的關(guān)鍵零部件用陶瓷替代金屬已成為一種不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。但陶瓷由于其硬脆特性決定的加工難度大、加工效率低、成本高已成為阻礙工程陶瓷進一步廣泛應用的“瓶頸”。自20世紀80年代以來,對加工理論和技術(shù)的研究在國內(nèi)外一直處于熱點狀態(tài)。
為了及時將近年來國外陶瓷材料加工的最新理論與技術(shù)呈現(xiàn)給國內(nèi)該領(lǐng)域的廣大科技工作者,促進陶瓷加工技術(shù)更快、更好地發(fā)展,我們翻譯了《先進陶瓷加工導論》。本書全面和系統(tǒng)地闡述了近年來國外特別是一些發(fā)達國家在陶瓷加工領(lǐng)域所取得的學術(shù)成果。本書以陶瓷加工的新理論、新技術(shù)、新工藝以及應用為主要內(nèi)容,集結(jié)了一些國際上在陶瓷加工領(lǐng)域著名學者的最新研究成果,內(nèi)容豐富、層次分明、特色突出。在翻譯過程中,按照盡量尊重原著的原則,僅對個別章節(jié)出現(xiàn)的重復內(nèi)容做了局部調(diào)整。
本書共分16章。內(nèi)容主要包括陶瓷的塑性磨削、用粗砂輪進行精細陶瓷的塑性超精加工、陶瓷磨削機理、陶瓷磨削的強度和損傷深度、ELID磨削技術(shù)高效超精密加工結(jié)構(gòu)陶瓷零件、陶瓷材料的ELID磨削性能、ELID磨削陶瓷技術(shù)的應用及其砂輪的在線監(jiān)測、陶瓷材料的高效砂帶磨削、陶瓷研磨的聲發(fā)射監(jiān)控、陶瓷材料的單晶和多晶金剛石研磨、陶瓷磨削的雙裂紋模型、金剛石砂輪雙面磨削、磁頭的超精密拋光、陶瓷的激光輔助磨削、陶瓷的超聲波加工以及陶瓷材料加工進展等。本書由田欣利、張保國、吳志遠任主譯,負責全書的組織和譯審,參加翻譯的有田欣利(第4章)、張保國(第1、13、15章)、吳志遠(第12章)、姚巨坤(第2章)、唐修檢(第3章)、楊俊飛(第5、14、16章)、郭防(第6、第7章第2、3節(jié))、許森(第8章)、王健全(第7章第1節(jié)、第9章)、劉超(第10、11章),王健全負責全書的文字校對與圖表修改。
本書既可以作為高等院校陶瓷材料專業(yè)和機械制造專業(yè)的研究生、本科生的教材或參考書,也可供從事相關(guān)領(lǐng)域的研究人員和工程技術(shù)人員參考。
由于譯者水平有限,書中不妥之處懇請讀者和專家批評指正。
第1章 陶瓷的塑性磨削:機床與加工過程
1.1 陶瓷和金屬
1.2 脆性材料的塑性磨削
1.3 陶瓷塑性行為的加工過程觀察
1.3.1 脆性模式的劃痕實驗
1.3.2 塑性模式的加工過程觀察
1.4 陶瓷的延性域磨削
1.5 陶瓷塑性磨削機床
1.5.1 塑性微磨削機床的設計標準
1.5.2 塑性微磨削機床的關(guān)鍵技術(shù)
參考文獻
第2章 用金剛石粗砂輪實現(xiàn)精細陶瓷的塑性超精磨削
2.1 引言
2.2 采用140砂輪實現(xiàn)塑性磨削
2.2.1 試驗步驟
2.2.2 工作臺速度的影響
2.2.3 砂輪轉(zhuǎn)速的影響
2.2.4 工件材料的影響
2.3 超精磨削
2.3.1 超精磨削方法
2.3.2 超精磨削結(jié)果
2.4 結(jié)論
參考文獻
第3章 陶瓷磨削機理
3.1 引言
3.2 壓痕斷裂力學方法
3.2.1 中位/徑向裂紋:靜態(tài)壓頭
3.2.2 中位/徑向裂紋:滑動壓頭
3.2.3 側(cè)向裂紋與擠壓
3.3 加工方法
3.3.1 磨屑
3.3.2 劃痕及磨削表面的微觀形貌
3.3.3 磨削能與磨削機理
3.4 結(jié)論
參考文獻
第4章 陶瓷磨削強度與損傷深度
4.1 引言
4.2 典型陶瓷材料的性能
4.3 實驗過程
4.3.1 磨削試驗方法
4.3.2 磨粒的切深
4.3.3 強度測試標準
4.3.4 研磨試驗方法
4.3.5 磨削強度測試
4.3.6 損傷深度測試
4.4 試驗結(jié)果及討論
4.4.1 磨削強度
4.4.2 損傷深度
4.5 結(jié)論
參考文獻
第5章 ELID磨削技術(shù)高效超精密制造結(jié)構(gòu)陶瓷零件
5.1 引言
5.2 ELID磨削原理
5.2.1 放電修整技術(shù)
5.2.2 預修整中的電解反應
5.2.3 ELID磨削機理
5.3 實驗系統(tǒng)
5.3.1 砂輪
5.3.2 磨削液
5.3.3 電源
5.3.4 材料
5.3.5 測試儀器
5.4 結(jié)果與分析
5.4.1 結(jié)合劑材料的影響
5.4.2 電源的影響
5.4.3 常規(guī)磨削與ELID磨削的對比
5.4.4 改進的ELID磨削
5.4.5 青銅結(jié)合劑和鈷結(jié)合劑砂輪的磨削
5.4.6 磨削比
5.4.7 基于車削加工中心的高效外圓磨削
5.4.8.ELID超精密磨削
5.4.9 氮化硅的彎曲強度
5.5 結(jié)論
參考文獻
第6章 陶瓷材料的ELID磨削性能
6.1 氧化鋯陶瓷材料的高效、精密ELID無心磨削
6.1.1 實驗裝置
6.1.2 加工效果
6.2 陶瓷球面透鏡的ELID磨削特性
6.2.1 ELIDCG磨削機構(gòu)
6.2.2 ELIDCG磨削的實驗裝置
6.2.3 陶瓷球面透鏡的ELIDCG磨削
6.3 A1N陶瓷ELID磨削特性和表面改性作用
6.3.1 ELID磨削A1N陶瓷的實驗裝置
6.3.2 ELID磨削表面的觀測
6.3.3 ELID磨削的表面改性效應
6.3.4 ELID磨削改性表面的分析
參考文獻
第7章 ELID磨削陶瓷技術(shù)的應用及砂輪的在線監(jiān)測
7.1.ELID磨削陶瓷技術(shù)的應用
7.1.1 ELID單面磨削
7.1.2 ELID雙面磨削
7.1.3 ELID研磨
7.1.4 陶瓷在立軸圓臺平面磨床的ELID磨削
7.1.5 陶瓷在立式磨削中心上的ELID磨削
7.1.6 陶瓷涂層的ELID磨削
7.1.7 非球形鏡面的EuD超精密磨削
7.1.8 微球面鏡頭的EuD磨削
7.1.9 大型光學玻璃基板的EuD磨削
7.1.10 EUD精密內(nèi)圓磨削
7.1.11 化學氣相沉積碳化硅(CVD-SiC)的ELID磨削
7.2 CCD系統(tǒng)在線監(jiān)測:ELID磨削過程砂輪的磨損
7.2.1 引言
7.2.2 實驗方法
7.2.3 實驗結(jié)果及討論
7.2.4 從摩擦學角度研究EUD磨削
7.2.5 小結(jié)
參考文獻
第8章 陶瓷材料的高效砂帶無心磨削
8.1 引言
8.2 問題的提出
8.3 日標
8.4 陶瓷材料加工實驗
8.5 試驗結(jié)果
8.6 結(jié)論
參考文獻
第9章 研磨過程中的聲發(fā)射監(jiān)控
9.1 引言
9.2 相關(guān)工作
9.2.1 托萊多大學從事的工作
9.2.2 AMMC以外的工作
9.3 研究方法
9.4 實驗結(jié)果
9.4.1 試驗流程
9.4.2 數(shù)據(jù)分析
9.5 小結(jié)
第10章 陶瓷材料的單晶和多晶金剛石研磨
10.1 引言
10.2 實驗方法
10.3 實驗結(jié)果
……
第11章 陶瓷研磨的雙裂紋模型
第12章 金剛石砂輪雙面磨削先進陶瓷
第13章 磁頭的超精密拋光
第14章 激光預熱輔助磨削陶瓷技術(shù)
第15章 陶瓷的超聲加工
第16章 陶瓷材料的加工進展
參考文獻
由于精細陶瓷具有優(yōu)良的力學、電和光學性能,目前已被廣泛地應用于產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能部件中。例如,用作裝備和機器的高質(zhì)量部件。為了能夠更加充分地發(fā)揮陶瓷材料的優(yōu)異性能,加工后的精細陶瓷表面必須具有非常好的表面粗糙度和表面質(zhì)量。
磨削加工是精細陶瓷獲得高質(zhì)量表面最有效的加工方法之一。但由于陶瓷材料具有硬脆的力學特性,很難通過塑性磨削來獲得無裂紋的低粗糙度表面。因此,對這方面的課題開展研究,以此來確定進行塑性磨削加工的相應條件是非常有必要的。一些研究人員已經(jīng)研究報道了可以用1500砂輪(砂粒直徑約10pen)來進行陶瓷表面的塑性磨削。但問題是在實際使用中對精細砂粒砂輪的整形和修整難度非常大。而且,由于實際磨削中,即使在很小的磨削力作用下,起切削作用的砂輪顆粒也非常容易從砂輪表面脫落下來,需要將切削深度和工作臺速度限定在一個非常小的范圍內(nèi)。因此,采用1500砂輪進行陶瓷材料的塑性磨削并不能夠解決陶瓷材料生產(chǎn)率低和加工費用高的問題。但如果能夠采用粗顆粒如140砂輪(砂粒平均直徑約100um)來進行精細陶瓷的塑性磨削,那么就可望在獲得更高的磨削質(zhì)量時,大大提高生產(chǎn)效率并顯著降低磨削費用。
本章介紹了采用140金剛石砂輪進行精細陶瓷材料的超精磨削。首先,根據(jù)工作臺速度和磨削后工件表面質(zhì)量間的試驗關(guān)系,我們討論分析了采用140金屬基金剛石砂輪來進行精細陶瓷材料塑性磨削的可行性。其次,闡述了砂輪速度和工件材料對于塑性磨削方法的影響。最后,介紹了最新研究的采用粗砂輪進行塑性超精磨削方法,這種方法磨削后可獲得表面粗糙度約為10nto(P-V)至1nm(RMS)的精細陶瓷表面。