ITEM METADATA RECORD
Title: Electrical Discharge Machining of Advanced Ceramics (Vonkerosie van geavanceerde keramieken)
Other Titles: Electrical Discharge Machining of Advanced Ceramics
Authors: Brans, Karel
Issue Date: 8-Feb-2010
Abstract: Het doel van dit werk is het bestuderen en optimalizeren van het vonkero siegedrag van geavanceerde keramische materialen. Een brede waaier aan a an nieuwe keramische materialen in combinatie met verschillende vonkeros ietechnologieën is onderzocht. Geavanceerde keramieken hebben een enorm potentieel voor verschillende i ndustriële toepassingen omdat ze zeer resistent zijn tegen hoge temperat uren en corrosie en omdat ze extreem hard zijn wat hen zeer slijtagevast maakt. Het potentieel van deze materialen is reeds jaren erkend maar he t gebruik in industriële componenten is relatief beperkt gebleven door h et gebrek aan efficiënte, flexibele en nauwkeurige bewerkingstechnieken. Dit werk toont dat vonkerosie hiervoor een oplossing kan brengen en de verwachting is dat deze resultaten zullen bijdragen tot grotere adoptati e van keramische materialen in de industrie. Dit werk analyseert niet enkel de initiële vonkerosieperformantie van ni euwe keramische materialen maar vertaalt de resultaten ook in nieuwe ver eisten voor zowel de vonkerosie procesparameters als de materiaalsamenst elling. Om dit mogelijk te maken, is een grondige kennis nodig van het g edrag van keramische materialen tijdens het bewerken met vonkerosie. Dit gedrag is gekenmerkt door de gemeten bewerkingssnelheid en oppervlakter uwheid maar in nog belangrijkere mate door de materiaalverwijderingsmech anismen. Deze mechanismen beschrijven welke fenomen ten grondslag liggen aan de materiaalafname en dit werk toont aan dat er bij keramieken vers chillende mechanismen optreden die ongezien zijn bij klassieke vonkerosi ematerialen zoals staal. De link tussen de materiaalverwijderingsmechani smen, materiaalsamenstelling en vonkerosietechnologie wordt verduidelijk t in dit werk. Er wordt aangetoond dat bepaalde materiaaleigenschappen v an keramieken zeer belangrijk zijn voor het vonkerosiegedrag terwijl dez e verwaarlossbaar zijn bij klassieke materialen.. De resultaten zijn gestructureerd in drie categorieën van materialen die elk een specifiek vonkerosiegedrag vertonen. De eerste groep bevat de n iet-oxide keramieken die zijn opgedeeld in de laag elektrisch geleidende materialen (halfgeleiders) en hoog elektrisch geleidende verbindingen ( interstitiële legeringen). Door hun lage weerstand tegen thermische scho k zijn de dominante materiaalverwijderingsmechanismen in dit geval gebas eerd op scheurvorming. De elektrische geleidbaarheid van de eerste groep materialen ligt op de grens van wat vereist is om te kunnen vonkerodere n maar technologieën en strategieën zijn ontwikkeld om een betere proces performantie te verkrijgen. De bewerkbaarheid van de interstitiële leger ingen is goed en omwille van de optredende materiaalverwijderingsmechani smen draagt een fijnere microstructuur bij tot een betere oppervlakteafw erking. De tweede groep materialen zijn de cermets. Cermets bevatten een metallische phase en hebben een veel betere weerstand tegen thermische schok. Als gevolg hiervan worden smelten en verdampen de voornaamste mec hanismen. Er wordt aangetoond dat in dit geval een uiterst goede oppervl aktekwaliteit kan behaald worden. De laatste groep materialen zijn de ke ramische matrixcomposieten. Dit werk bestudeert Si3N4, ZrO2 en B4C-gebas eerde composieten. Keramische matrixcomposieten zijn een zeer interessan te categorie materialen omdat ze een erg goed compromis tussen hardheid en taaiheid bieden. De resultaten tonen aan dat Si3N4 gebaseerde composi eten efficiënt kunnen bewerkt worden maar dat de decompositiereactie van Si3N4 een hoge afwerkingskwaliteit bemoeilijkt. ZrO2 gebaseerde composi eten vormen wellicht de meest veelbelovende familie van keramieken omdat ze zeer goede materiaaleigenschappen combineren met een zeer gunstig vo nkerosiegedrag. Dit werk beschrijft het complexe gedrag van deze materia len en ontwikkelt technologieën om ongewenste fenomenen zoals overmatige scheurvorming of dominante chemische reacties te vermijden. B4C-gebasee rde composieten zijn zeer hard en slijtagevast en dankzij de toevoeging van TiB2 verbetert hun vonkerosiegedrag aanzienlijk. Tenslotte zijn een aantal industriële case studies uitgevoerd, gebruikma kende van een wijd spectrum aan materiaaltypes van niet-oxide keramieken en cermets tot de matrixcomposieten. De case studies tonen a an dat met de resultaten van dit werk keramische componenten efficiënter kunnen geproduceerd worden zodat ze klassieke materialen als hardmetale n en staal kunnen vervangen in componenten die onderhevig zijn aan grote slijtage om de levensduur te vergroten.
ISBN: 978-94-6018-178-8
Publication status: published
KU Leuven publication type: TH
Appears in Collections:Production Engineering, Machine Design and Automation (PMA) Section

Files in This Item:
File Status SizeFormat
PhD Karel Brans Final All.pdf Published 73621KbAdobe PDFView/Open Request a copy

These files are only available to some KU Leuven Association staff members

 




All items in Lirias are protected by copyright, with all rights reserved.