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Oberflächenintegrität beim Ultrapräzisionsschleifen transparenter polykristalliner Keramiken

ISBN: 978-3-86359-688-0

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Kurzübersicht

Transparente polykristalline Keramiken sind eine interessante Alternative zu den etablierten monokristallinen Werkstoffen und optischen Gläsern. Spinell-Keramik als Vertreter dieser Werkstoffgruppe überzeugt durch eine hohe Transmission sowie eine hohe mechanische und thermische Stabilität. Ziel dieser Arbeit ist es, ein grundlegendes Prozessverständnis beim Ultrapräzisionsschleifen von Spinell-Keramik zu erlangen und die Oberflächenintegrität wissensbasiert vorherzusagen.

Oberflächenintegrität beim Ultrapräzisionsschleifen transparenter polykristalliner Keramiken

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Details

Transparente polykristalline Keramiken sind eine interessante Alternative zu den etablierten monokristallinen Werkstoffen und optischen Gläsern. Spinell-Keramik als Vertreter dieser sprödharten Werkstoffgruppe überzeugt durch eine hohe Transmission in einem weiten Wellenlängenbereich und durch eine hohe mechanische und thermische Stabilität. Die Oberflächenintegrität von Spinell, d.h. die Oberfläche und Randzone und im Speziellen die Oberflächenrauheit und Transparenz, wird aber durch die Art der Oberflächenbearbeitung beeinflusst. Bei ungünstiger Prozessauslegung kommt es zu ungewollten Streuungs- und Brechungseffekten am Bauteil, die zum Ausschluss im optischen System führen können.
Als Endbearbeitungsverfahren ist das Ultrapräzisionsschleifen (UP-Schleifen) bei nichttransparenten polykristallinen Werkstoffen und bei amorphen Gläsern bereits etabliert. Umfangreiche prozesstechnologische Untersuchungen von feinkörnigem Spinell wurden mittels UP-Schleifen bisher aber nicht durchgeführt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es daher, ein grundlegendes Prozessverständnis beim UP-Schleifen von Spinell-Keramik zu erlangen und ein empirisch-analytisches Modell aufzustellen, das die Oberflächenintegrität beim UP-Schleifen von Spinell vorhersagt.
Hierzu wurden umfangreiche prozesstechnologische Untersuchungen durchgeführt, um den Einfluss der Eingangsgrößen auf die Oberflächenintegrität zu identifizieren. Es wurden Prozess-, Werkzeug- und Störgrößen sowie Gefügekorngrößen variiert und die Auswirkungen auf Rauheit, Randzonenausprägung und spannungsinduzierte Doppelbrechung untersucht. Die Beobachtungen aus den experimentellen Untersuchungen und die gewonnenen Erkenntnisse wurden mit den vorhandenen Ansätzen zum Schleifen von sprödharten Werkstoffen verknüpft und für die Modellbildung zur UP-Schleifbearbeitung erweitert. Anschließend wurde ein Modell auf komplexe und anwendungsorientierte Geometrien übertragen und anhand von Fallbeispielen für optische Anwendungen demonstriert.
Durch die gewonnenen Erkenntnisse ist es möglich, das Zerspanverhalten von transparenter polykristalliner Keramik beim Ultrapräzisionsschleifen in Abhängigkeit von den Eingangsgrößen wissensbasiert vorherzusagen. Im Ergebnis wurde ein Endbearbeitungsverfahren für die Herstellung von komplex gekrümmten transparenten Bauteilen aus Spinell für optische Anwendungen bereitgestellt.

Zusatzinformation

Autor Bletek, Thomas
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-688-0
Gewicht 0.280 kg
Erscheinungsdatum 07.02.2019
Lieferzeit 3-4 Tage
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