Keramika - opi.zcu.cz · keramika [5] ¾Řezná keramika patří mezi anorganické, nekovové...
Transcript of Keramika - opi.zcu.cz · keramika [5] ¾Řezná keramika patří mezi anorganické, nekovové...
KeramikaKeramika
Keramika spolu s dřevem kostmi kůžiacute a kameny patřila mezi prvniacutemateriaacutely ktereacute pravěkyacute člověk zpracovaacuteval
Chceme ndash li definovat pojem keramika můžeme řiacuteci že je to materiaacutel převaacutežně krystalickyacute složenyacute předevšiacutem z anorganickyacutech sloučenin nekovoveacuteho charakteru
Keramika maacute některeacute velmi dobreacute a v praxi využitelneacute vlastnosti
Většina keramik jsou vyacutebornyacutemi izolaacutetory (ale na druheacute straněvysokoteplotniacute supravodiče majiacute rovněž strukturu keramik)
Majiacute poměrně malou hustotu (cihly ~ 2103 kgm-3 beton ~ 3103
kgm-3 ale hliniacutek ~ 25103 kgm-3 a ocel ~ 78 10-3 kgm-3) a patřiacutek vůbec nejtvrdšiacutem laacutetkaacutem
Jsou velmi dobryacutem konstrukčniacutem materiaacutelem ve stavebnictviacutea ve strojiacuterenstviacute
Zdroj [1]
2 36
Keramika maacute většinou vysokyacute bod taacuteniacute a poměrně niacutezkou hustotu
Proto jsou předurčena pro využitiacute v automobiloveacutem leteckeacutem a kosmickeacutem průmyslu
Vyššiacute pracovniacute teplota spalovaciacuteho motoru totiž zvyšuje jeho uacutečinnost a nižšiacute hmotnost motoru ještě daacutele tento trend podporuje Takoveacute moderniacute motory založeneacute na baacutezi keramik Si3N4 SiC Al2O3a ZrO2 majiacute naviacutec dalšiacute vyacutehodu ndash jsou otěruvzdorneacute [1]
Keramika v automobiloveacutem průmyslu ndash piacutesty ventily stěny vaacutelců vyacutefukovaacute potrubiacute izolaacutetory v zapalovaciacutech sviacutečkaacutech (hlavniacutemi matriaacutely jsou korund (α - Al2O3) Si3N4 SiC čaacutestečně stabilizovanyacute ZrO2 thialit a perspektivně takeacute sialony [2]
3 36
Keramika Keramika
Řeznaacute keramika keramickaacute vlaacutekna šamot
Biokeramika ndash se živou tkaacuteniacute nevyvolaacutevaacute zaacutenětliveacute reakce je založena na baacutezi oxidů α -Al2O3 ZrO2 Y2O3 TiO2 Jednaacute se předevšiacutem o zubniacuteimplantaacutety klouby a kostniacute naacutehrady [2]
Vyacuterobky tradičniacute keramiky jsou dobře znaacutemeacute a setkaacutevaacuteme se s nimi každodenně Jednaacute se předevšiacutem o naacutesledujiacuteciacute sortiment porcelaacutenoveacute předměty obklaacutedačky dlaždice zdravotnickaacute keramika kamenina tenkostěnneacute a silnostěnneacute cihlaacuteřskeacutevyacuterobky atd [2]
4 36
Keramickeacute materiaacutely majiacute buď amorfniacute strukturu (skla na baacutezi křemiacuteku) nebo jsou krystalickeacute
V krystalickeacute keramice je buď tzv stechiometrickeacute zastoupeniacute složek (odpoviacutedaacute zastoupeniacute jednotlivyacutech prvků v krystalickeacute mřiacutežce) nebo častěji nestechiometrickyacute obsah složek
Na rozdiacutel od kovů kde je typickaacute kovovaacute vazba jsou u keramiky běžneacute vazby iontoveacute (elektrickaacute přitažlivost kationtů a aniontů) přiacutepadně vazby kovalentniacute
Typickaacute vysokaacute pevnost a křehkost je daacutena praacutevě krystalickou mřiacutežkou kteraacute maacute odolnost vůči dislokačniacutemu pohybu
5 36
Zdroj [3]
Surovinyoxidy jako je oxid křemičityacute zvanyacute bdquosilicaldquo (SiO2) kysličniacutek hlinityacute označovanyacute bdquoaluminaldquo (Al2O3) a zirkoničityacute (ZrO2)
Směsi oxidů jako je bdquomulliteldquo (3Al2O3+2SiO2) a bdquospinelldquo(MgO+Al2O3)
karbidy jako je karbid křemiacuteku (SiC) boacuteru (B4C) a titanu (TiC)
nitridy jako je nitrid křemiacuteku (Si3N4) a boacuteru (BN)
prvky jako je uhliacutek (C) a boacuter (B)
6 36
Zdroj [3]
materiaacutelměrnaacute
hmotnost[kgm3]
bod
taacuteniacute[0C]
modul pružnosti
[GPa]Al2
O3 3900 2050 380SiC 3200 ndash 420Si3
N4 3100 ndash 310
Mullite 3200 1850 140
7 36
Zdroj [3]
Řeznaacute keramika
8 36
Zdroj [4] 9 36
Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute
materiaacutely
a)
odolnost proti opotřebeniacuteb)
houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
c)
tvrdost za teplad)
odolnost vůči tepelneacutemu šoku
e)
tepelnaacute
roztažnostf)
tepelnaacute
vodivost
Vyacutevoj a neustaacuteleacute zlepšovaacuteniacute vlastnostiacute řezneacute keramiky umožňuje jejiacute všestranneacute využitiacute jako řezneacuteho materiaacutelu
Dominantniacute postaveniacute v oblasti obraacuteběniacute zaujiacutemaacute celosvětověslinutyacute karbid a řeznaacute keramika je nasazovaacutena pouze v oblastech kde nelze produktivně využiacutet slinutyacute karbid [5]
V dnešniacute době se klade největšiacute důraz na zkracovaacuteniacute vyacuterobniacutech časů a zvyšujiacuteciacute se jakost vyacuterobků Největšiacute vliv na celkovyacute vyacuterobniacutečas při obraacuteběniacute majiacute řezneacute podmiacutenky a samozřejmě jejich zvyšovaacuteniacutem se tento čas zkracuje K tomu je třeba aby řeznyacute materiaacutel splňoval hlavniacute požadavky [6]
10 36
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Keramika spolu s dřevem kostmi kůžiacute a kameny patřila mezi prvniacutemateriaacutely ktereacute pravěkyacute člověk zpracovaacuteval
Chceme ndash li definovat pojem keramika můžeme řiacuteci že je to materiaacutel převaacutežně krystalickyacute složenyacute předevšiacutem z anorganickyacutech sloučenin nekovoveacuteho charakteru
Keramika maacute některeacute velmi dobreacute a v praxi využitelneacute vlastnosti
Většina keramik jsou vyacutebornyacutemi izolaacutetory (ale na druheacute straněvysokoteplotniacute supravodiče majiacute rovněž strukturu keramik)
Majiacute poměrně malou hustotu (cihly ~ 2103 kgm-3 beton ~ 3103
kgm-3 ale hliniacutek ~ 25103 kgm-3 a ocel ~ 78 10-3 kgm-3) a patřiacutek vůbec nejtvrdšiacutem laacutetkaacutem
Jsou velmi dobryacutem konstrukčniacutem materiaacutelem ve stavebnictviacutea ve strojiacuterenstviacute
Zdroj [1]
2 36
Keramika maacute většinou vysokyacute bod taacuteniacute a poměrně niacutezkou hustotu
Proto jsou předurčena pro využitiacute v automobiloveacutem leteckeacutem a kosmickeacutem průmyslu
Vyššiacute pracovniacute teplota spalovaciacuteho motoru totiž zvyšuje jeho uacutečinnost a nižšiacute hmotnost motoru ještě daacutele tento trend podporuje Takoveacute moderniacute motory založeneacute na baacutezi keramik Si3N4 SiC Al2O3a ZrO2 majiacute naviacutec dalšiacute vyacutehodu ndash jsou otěruvzdorneacute [1]
Keramika v automobiloveacutem průmyslu ndash piacutesty ventily stěny vaacutelců vyacutefukovaacute potrubiacute izolaacutetory v zapalovaciacutech sviacutečkaacutech (hlavniacutemi matriaacutely jsou korund (α - Al2O3) Si3N4 SiC čaacutestečně stabilizovanyacute ZrO2 thialit a perspektivně takeacute sialony [2]
3 36
Keramika Keramika
Řeznaacute keramika keramickaacute vlaacutekna šamot
Biokeramika ndash se živou tkaacuteniacute nevyvolaacutevaacute zaacutenětliveacute reakce je založena na baacutezi oxidů α -Al2O3 ZrO2 Y2O3 TiO2 Jednaacute se předevšiacutem o zubniacuteimplantaacutety klouby a kostniacute naacutehrady [2]
Vyacuterobky tradičniacute keramiky jsou dobře znaacutemeacute a setkaacutevaacuteme se s nimi každodenně Jednaacute se předevšiacutem o naacutesledujiacuteciacute sortiment porcelaacutenoveacute předměty obklaacutedačky dlaždice zdravotnickaacute keramika kamenina tenkostěnneacute a silnostěnneacute cihlaacuteřskeacutevyacuterobky atd [2]
4 36
Keramickeacute materiaacutely majiacute buď amorfniacute strukturu (skla na baacutezi křemiacuteku) nebo jsou krystalickeacute
V krystalickeacute keramice je buď tzv stechiometrickeacute zastoupeniacute složek (odpoviacutedaacute zastoupeniacute jednotlivyacutech prvků v krystalickeacute mřiacutežce) nebo častěji nestechiometrickyacute obsah složek
Na rozdiacutel od kovů kde je typickaacute kovovaacute vazba jsou u keramiky běžneacute vazby iontoveacute (elektrickaacute přitažlivost kationtů a aniontů) přiacutepadně vazby kovalentniacute
Typickaacute vysokaacute pevnost a křehkost je daacutena praacutevě krystalickou mřiacutežkou kteraacute maacute odolnost vůči dislokačniacutemu pohybu
5 36
Zdroj [3]
Surovinyoxidy jako je oxid křemičityacute zvanyacute bdquosilicaldquo (SiO2) kysličniacutek hlinityacute označovanyacute bdquoaluminaldquo (Al2O3) a zirkoničityacute (ZrO2)
Směsi oxidů jako je bdquomulliteldquo (3Al2O3+2SiO2) a bdquospinelldquo(MgO+Al2O3)
karbidy jako je karbid křemiacuteku (SiC) boacuteru (B4C) a titanu (TiC)
nitridy jako je nitrid křemiacuteku (Si3N4) a boacuteru (BN)
prvky jako je uhliacutek (C) a boacuter (B)
6 36
Zdroj [3]
materiaacutelměrnaacute
hmotnost[kgm3]
bod
taacuteniacute[0C]
modul pružnosti
[GPa]Al2
O3 3900 2050 380SiC 3200 ndash 420Si3
N4 3100 ndash 310
Mullite 3200 1850 140
7 36
Zdroj [3]
Řeznaacute keramika
8 36
Zdroj [4] 9 36
Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute
materiaacutely
a)
odolnost proti opotřebeniacuteb)
houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
c)
tvrdost za teplad)
odolnost vůči tepelneacutemu šoku
e)
tepelnaacute
roztažnostf)
tepelnaacute
vodivost
Vyacutevoj a neustaacuteleacute zlepšovaacuteniacute vlastnostiacute řezneacute keramiky umožňuje jejiacute všestranneacute využitiacute jako řezneacuteho materiaacutelu
Dominantniacute postaveniacute v oblasti obraacuteběniacute zaujiacutemaacute celosvětověslinutyacute karbid a řeznaacute keramika je nasazovaacutena pouze v oblastech kde nelze produktivně využiacutet slinutyacute karbid [5]
V dnešniacute době se klade největšiacute důraz na zkracovaacuteniacute vyacuterobniacutech časů a zvyšujiacuteciacute se jakost vyacuterobků Největšiacute vliv na celkovyacute vyacuterobniacutečas při obraacuteběniacute majiacute řezneacute podmiacutenky a samozřejmě jejich zvyšovaacuteniacutem se tento čas zkracuje K tomu je třeba aby řeznyacute materiaacutel splňoval hlavniacute požadavky [6]
10 36
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Keramika maacute většinou vysokyacute bod taacuteniacute a poměrně niacutezkou hustotu
Proto jsou předurčena pro využitiacute v automobiloveacutem leteckeacutem a kosmickeacutem průmyslu
Vyššiacute pracovniacute teplota spalovaciacuteho motoru totiž zvyšuje jeho uacutečinnost a nižšiacute hmotnost motoru ještě daacutele tento trend podporuje Takoveacute moderniacute motory založeneacute na baacutezi keramik Si3N4 SiC Al2O3a ZrO2 majiacute naviacutec dalšiacute vyacutehodu ndash jsou otěruvzdorneacute [1]
Keramika v automobiloveacutem průmyslu ndash piacutesty ventily stěny vaacutelců vyacutefukovaacute potrubiacute izolaacutetory v zapalovaciacutech sviacutečkaacutech (hlavniacutemi matriaacutely jsou korund (α - Al2O3) Si3N4 SiC čaacutestečně stabilizovanyacute ZrO2 thialit a perspektivně takeacute sialony [2]
3 36
Keramika Keramika
Řeznaacute keramika keramickaacute vlaacutekna šamot
Biokeramika ndash se živou tkaacuteniacute nevyvolaacutevaacute zaacutenětliveacute reakce je založena na baacutezi oxidů α -Al2O3 ZrO2 Y2O3 TiO2 Jednaacute se předevšiacutem o zubniacuteimplantaacutety klouby a kostniacute naacutehrady [2]
Vyacuterobky tradičniacute keramiky jsou dobře znaacutemeacute a setkaacutevaacuteme se s nimi každodenně Jednaacute se předevšiacutem o naacutesledujiacuteciacute sortiment porcelaacutenoveacute předměty obklaacutedačky dlaždice zdravotnickaacute keramika kamenina tenkostěnneacute a silnostěnneacute cihlaacuteřskeacutevyacuterobky atd [2]
4 36
Keramickeacute materiaacutely majiacute buď amorfniacute strukturu (skla na baacutezi křemiacuteku) nebo jsou krystalickeacute
V krystalickeacute keramice je buď tzv stechiometrickeacute zastoupeniacute složek (odpoviacutedaacute zastoupeniacute jednotlivyacutech prvků v krystalickeacute mřiacutežce) nebo častěji nestechiometrickyacute obsah složek
Na rozdiacutel od kovů kde je typickaacute kovovaacute vazba jsou u keramiky běžneacute vazby iontoveacute (elektrickaacute přitažlivost kationtů a aniontů) přiacutepadně vazby kovalentniacute
Typickaacute vysokaacute pevnost a křehkost je daacutena praacutevě krystalickou mřiacutežkou kteraacute maacute odolnost vůči dislokačniacutemu pohybu
5 36
Zdroj [3]
Surovinyoxidy jako je oxid křemičityacute zvanyacute bdquosilicaldquo (SiO2) kysličniacutek hlinityacute označovanyacute bdquoaluminaldquo (Al2O3) a zirkoničityacute (ZrO2)
Směsi oxidů jako je bdquomulliteldquo (3Al2O3+2SiO2) a bdquospinelldquo(MgO+Al2O3)
karbidy jako je karbid křemiacuteku (SiC) boacuteru (B4C) a titanu (TiC)
nitridy jako je nitrid křemiacuteku (Si3N4) a boacuteru (BN)
prvky jako je uhliacutek (C) a boacuter (B)
6 36
Zdroj [3]
materiaacutelměrnaacute
hmotnost[kgm3]
bod
taacuteniacute[0C]
modul pružnosti
[GPa]Al2
O3 3900 2050 380SiC 3200 ndash 420Si3
N4 3100 ndash 310
Mullite 3200 1850 140
7 36
Zdroj [3]
Řeznaacute keramika
8 36
Zdroj [4] 9 36
Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute
materiaacutely
a)
odolnost proti opotřebeniacuteb)
houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
c)
tvrdost za teplad)
odolnost vůči tepelneacutemu šoku
e)
tepelnaacute
roztažnostf)
tepelnaacute
vodivost
Vyacutevoj a neustaacuteleacute zlepšovaacuteniacute vlastnostiacute řezneacute keramiky umožňuje jejiacute všestranneacute využitiacute jako řezneacuteho materiaacutelu
Dominantniacute postaveniacute v oblasti obraacuteběniacute zaujiacutemaacute celosvětověslinutyacute karbid a řeznaacute keramika je nasazovaacutena pouze v oblastech kde nelze produktivně využiacutet slinutyacute karbid [5]
V dnešniacute době se klade největšiacute důraz na zkracovaacuteniacute vyacuterobniacutech časů a zvyšujiacuteciacute se jakost vyacuterobků Největšiacute vliv na celkovyacute vyacuterobniacutečas při obraacuteběniacute majiacute řezneacute podmiacutenky a samozřejmě jejich zvyšovaacuteniacutem se tento čas zkracuje K tomu je třeba aby řeznyacute materiaacutel splňoval hlavniacute požadavky [6]
10 36
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Keramika Keramika
Řeznaacute keramika keramickaacute vlaacutekna šamot
Biokeramika ndash se živou tkaacuteniacute nevyvolaacutevaacute zaacutenětliveacute reakce je založena na baacutezi oxidů α -Al2O3 ZrO2 Y2O3 TiO2 Jednaacute se předevšiacutem o zubniacuteimplantaacutety klouby a kostniacute naacutehrady [2]
Vyacuterobky tradičniacute keramiky jsou dobře znaacutemeacute a setkaacutevaacuteme se s nimi každodenně Jednaacute se předevšiacutem o naacutesledujiacuteciacute sortiment porcelaacutenoveacute předměty obklaacutedačky dlaždice zdravotnickaacute keramika kamenina tenkostěnneacute a silnostěnneacute cihlaacuteřskeacutevyacuterobky atd [2]
4 36
Keramickeacute materiaacutely majiacute buď amorfniacute strukturu (skla na baacutezi křemiacuteku) nebo jsou krystalickeacute
V krystalickeacute keramice je buď tzv stechiometrickeacute zastoupeniacute složek (odpoviacutedaacute zastoupeniacute jednotlivyacutech prvků v krystalickeacute mřiacutežce) nebo častěji nestechiometrickyacute obsah složek
Na rozdiacutel od kovů kde je typickaacute kovovaacute vazba jsou u keramiky běžneacute vazby iontoveacute (elektrickaacute přitažlivost kationtů a aniontů) přiacutepadně vazby kovalentniacute
Typickaacute vysokaacute pevnost a křehkost je daacutena praacutevě krystalickou mřiacutežkou kteraacute maacute odolnost vůči dislokačniacutemu pohybu
5 36
Zdroj [3]
Surovinyoxidy jako je oxid křemičityacute zvanyacute bdquosilicaldquo (SiO2) kysličniacutek hlinityacute označovanyacute bdquoaluminaldquo (Al2O3) a zirkoničityacute (ZrO2)
Směsi oxidů jako je bdquomulliteldquo (3Al2O3+2SiO2) a bdquospinelldquo(MgO+Al2O3)
karbidy jako je karbid křemiacuteku (SiC) boacuteru (B4C) a titanu (TiC)
nitridy jako je nitrid křemiacuteku (Si3N4) a boacuteru (BN)
prvky jako je uhliacutek (C) a boacuter (B)
6 36
Zdroj [3]
materiaacutelměrnaacute
hmotnost[kgm3]
bod
taacuteniacute[0C]
modul pružnosti
[GPa]Al2
O3 3900 2050 380SiC 3200 ndash 420Si3
N4 3100 ndash 310
Mullite 3200 1850 140
7 36
Zdroj [3]
Řeznaacute keramika
8 36
Zdroj [4] 9 36
Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute
materiaacutely
a)
odolnost proti opotřebeniacuteb)
houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
c)
tvrdost za teplad)
odolnost vůči tepelneacutemu šoku
e)
tepelnaacute
roztažnostf)
tepelnaacute
vodivost
Vyacutevoj a neustaacuteleacute zlepšovaacuteniacute vlastnostiacute řezneacute keramiky umožňuje jejiacute všestranneacute využitiacute jako řezneacuteho materiaacutelu
Dominantniacute postaveniacute v oblasti obraacuteběniacute zaujiacutemaacute celosvětověslinutyacute karbid a řeznaacute keramika je nasazovaacutena pouze v oblastech kde nelze produktivně využiacutet slinutyacute karbid [5]
V dnešniacute době se klade největšiacute důraz na zkracovaacuteniacute vyacuterobniacutech časů a zvyšujiacuteciacute se jakost vyacuterobků Největšiacute vliv na celkovyacute vyacuterobniacutečas při obraacuteběniacute majiacute řezneacute podmiacutenky a samozřejmě jejich zvyšovaacuteniacutem se tento čas zkracuje K tomu je třeba aby řeznyacute materiaacutel splňoval hlavniacute požadavky [6]
10 36
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Keramickeacute materiaacutely majiacute buď amorfniacute strukturu (skla na baacutezi křemiacuteku) nebo jsou krystalickeacute
V krystalickeacute keramice je buď tzv stechiometrickeacute zastoupeniacute složek (odpoviacutedaacute zastoupeniacute jednotlivyacutech prvků v krystalickeacute mřiacutežce) nebo častěji nestechiometrickyacute obsah složek
Na rozdiacutel od kovů kde je typickaacute kovovaacute vazba jsou u keramiky běžneacute vazby iontoveacute (elektrickaacute přitažlivost kationtů a aniontů) přiacutepadně vazby kovalentniacute
Typickaacute vysokaacute pevnost a křehkost je daacutena praacutevě krystalickou mřiacutežkou kteraacute maacute odolnost vůči dislokačniacutemu pohybu
5 36
Zdroj [3]
Surovinyoxidy jako je oxid křemičityacute zvanyacute bdquosilicaldquo (SiO2) kysličniacutek hlinityacute označovanyacute bdquoaluminaldquo (Al2O3) a zirkoničityacute (ZrO2)
Směsi oxidů jako je bdquomulliteldquo (3Al2O3+2SiO2) a bdquospinelldquo(MgO+Al2O3)
karbidy jako je karbid křemiacuteku (SiC) boacuteru (B4C) a titanu (TiC)
nitridy jako je nitrid křemiacuteku (Si3N4) a boacuteru (BN)
prvky jako je uhliacutek (C) a boacuter (B)
6 36
Zdroj [3]
materiaacutelměrnaacute
hmotnost[kgm3]
bod
taacuteniacute[0C]
modul pružnosti
[GPa]Al2
O3 3900 2050 380SiC 3200 ndash 420Si3
N4 3100 ndash 310
Mullite 3200 1850 140
7 36
Zdroj [3]
Řeznaacute keramika
8 36
Zdroj [4] 9 36
Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute
materiaacutely
a)
odolnost proti opotřebeniacuteb)
houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
c)
tvrdost za teplad)
odolnost vůči tepelneacutemu šoku
e)
tepelnaacute
roztažnostf)
tepelnaacute
vodivost
Vyacutevoj a neustaacuteleacute zlepšovaacuteniacute vlastnostiacute řezneacute keramiky umožňuje jejiacute všestranneacute využitiacute jako řezneacuteho materiaacutelu
Dominantniacute postaveniacute v oblasti obraacuteběniacute zaujiacutemaacute celosvětověslinutyacute karbid a řeznaacute keramika je nasazovaacutena pouze v oblastech kde nelze produktivně využiacutet slinutyacute karbid [5]
V dnešniacute době se klade největšiacute důraz na zkracovaacuteniacute vyacuterobniacutech časů a zvyšujiacuteciacute se jakost vyacuterobků Největšiacute vliv na celkovyacute vyacuterobniacutečas při obraacuteběniacute majiacute řezneacute podmiacutenky a samozřejmě jejich zvyšovaacuteniacutem se tento čas zkracuje K tomu je třeba aby řeznyacute materiaacutel splňoval hlavniacute požadavky [6]
10 36
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Surovinyoxidy jako je oxid křemičityacute zvanyacute bdquosilicaldquo (SiO2) kysličniacutek hlinityacute označovanyacute bdquoaluminaldquo (Al2O3) a zirkoničityacute (ZrO2)
Směsi oxidů jako je bdquomulliteldquo (3Al2O3+2SiO2) a bdquospinelldquo(MgO+Al2O3)
karbidy jako je karbid křemiacuteku (SiC) boacuteru (B4C) a titanu (TiC)
nitridy jako je nitrid křemiacuteku (Si3N4) a boacuteru (BN)
prvky jako je uhliacutek (C) a boacuter (B)
6 36
Zdroj [3]
materiaacutelměrnaacute
hmotnost[kgm3]
bod
taacuteniacute[0C]
modul pružnosti
[GPa]Al2
O3 3900 2050 380SiC 3200 ndash 420Si3
N4 3100 ndash 310
Mullite 3200 1850 140
7 36
Zdroj [3]
Řeznaacute keramika
8 36
Zdroj [4] 9 36
Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute
materiaacutely
a)
odolnost proti opotřebeniacuteb)
houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
c)
tvrdost za teplad)
odolnost vůči tepelneacutemu šoku
e)
tepelnaacute
roztažnostf)
tepelnaacute
vodivost
Vyacutevoj a neustaacuteleacute zlepšovaacuteniacute vlastnostiacute řezneacute keramiky umožňuje jejiacute všestranneacute využitiacute jako řezneacuteho materiaacutelu
Dominantniacute postaveniacute v oblasti obraacuteběniacute zaujiacutemaacute celosvětověslinutyacute karbid a řeznaacute keramika je nasazovaacutena pouze v oblastech kde nelze produktivně využiacutet slinutyacute karbid [5]
V dnešniacute době se klade největšiacute důraz na zkracovaacuteniacute vyacuterobniacutech časů a zvyšujiacuteciacute se jakost vyacuterobků Největšiacute vliv na celkovyacute vyacuterobniacutečas při obraacuteběniacute majiacute řezneacute podmiacutenky a samozřejmě jejich zvyšovaacuteniacutem se tento čas zkracuje K tomu je třeba aby řeznyacute materiaacutel splňoval hlavniacute požadavky [6]
10 36
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
materiaacutelměrnaacute
hmotnost[kgm3]
bod
taacuteniacute[0C]
modul pružnosti
[GPa]Al2
O3 3900 2050 380SiC 3200 ndash 420Si3
N4 3100 ndash 310
Mullite 3200 1850 140
7 36
Zdroj [3]
Řeznaacute keramika
8 36
Zdroj [4] 9 36
Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute
materiaacutely
a)
odolnost proti opotřebeniacuteb)
houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
c)
tvrdost za teplad)
odolnost vůči tepelneacutemu šoku
e)
tepelnaacute
roztažnostf)
tepelnaacute
vodivost
Vyacutevoj a neustaacuteleacute zlepšovaacuteniacute vlastnostiacute řezneacute keramiky umožňuje jejiacute všestranneacute využitiacute jako řezneacuteho materiaacutelu
Dominantniacute postaveniacute v oblasti obraacuteběniacute zaujiacutemaacute celosvětověslinutyacute karbid a řeznaacute keramika je nasazovaacutena pouze v oblastech kde nelze produktivně využiacutet slinutyacute karbid [5]
V dnešniacute době se klade největšiacute důraz na zkracovaacuteniacute vyacuterobniacutech časů a zvyšujiacuteciacute se jakost vyacuterobků Největšiacute vliv na celkovyacute vyacuterobniacutečas při obraacuteběniacute majiacute řezneacute podmiacutenky a samozřejmě jejich zvyšovaacuteniacutem se tento čas zkracuje K tomu je třeba aby řeznyacute materiaacutel splňoval hlavniacute požadavky [6]
10 36
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Řeznaacute keramika
8 36
Zdroj [4] 9 36
Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute
materiaacutely
a)
odolnost proti opotřebeniacuteb)
houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
c)
tvrdost za teplad)
odolnost vůči tepelneacutemu šoku
e)
tepelnaacute
roztažnostf)
tepelnaacute
vodivost
Vyacutevoj a neustaacuteleacute zlepšovaacuteniacute vlastnostiacute řezneacute keramiky umožňuje jejiacute všestranneacute využitiacute jako řezneacuteho materiaacutelu
Dominantniacute postaveniacute v oblasti obraacuteběniacute zaujiacutemaacute celosvětověslinutyacute karbid a řeznaacute keramika je nasazovaacutena pouze v oblastech kde nelze produktivně využiacutet slinutyacute karbid [5]
V dnešniacute době se klade největšiacute důraz na zkracovaacuteniacute vyacuterobniacutech časů a zvyšujiacuteciacute se jakost vyacuterobků Největšiacute vliv na celkovyacute vyacuterobniacutečas při obraacuteběniacute majiacute řezneacute podmiacutenky a samozřejmě jejich zvyšovaacuteniacutem se tento čas zkracuje K tomu je třeba aby řeznyacute materiaacutel splňoval hlavniacute požadavky [6]
10 36
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Zdroj [4] 9 36
Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute
materiaacutely
a)
odolnost proti opotřebeniacuteb)
houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
c)
tvrdost za teplad)
odolnost vůči tepelneacutemu šoku
e)
tepelnaacute
roztažnostf)
tepelnaacute
vodivost
Vyacutevoj a neustaacuteleacute zlepšovaacuteniacute vlastnostiacute řezneacute keramiky umožňuje jejiacute všestranneacute využitiacute jako řezneacuteho materiaacutelu
Dominantniacute postaveniacute v oblasti obraacuteběniacute zaujiacutemaacute celosvětověslinutyacute karbid a řeznaacute keramika je nasazovaacutena pouze v oblastech kde nelze produktivně využiacutet slinutyacute karbid [5]
V dnešniacute době se klade největšiacute důraz na zkracovaacuteniacute vyacuterobniacutech časů a zvyšujiacuteciacute se jakost vyacuterobků Největšiacute vliv na celkovyacute vyacuterobniacutečas při obraacuteběniacute majiacute řezneacute podmiacutenky a samozřejmě jejich zvyšovaacuteniacutem se tento čas zkracuje K tomu je třeba aby řeznyacute materiaacutel splňoval hlavniacute požadavky [6]
10 36
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute
materiaacutely
a)
odolnost proti opotřebeniacuteb)
houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
c)
tvrdost za teplad)
odolnost vůči tepelneacutemu šoku
e)
tepelnaacute
roztažnostf)
tepelnaacute
vodivost
Vyacutevoj a neustaacuteleacute zlepšovaacuteniacute vlastnostiacute řezneacute keramiky umožňuje jejiacute všestranneacute využitiacute jako řezneacuteho materiaacutelu
Dominantniacute postaveniacute v oblasti obraacuteběniacute zaujiacutemaacute celosvětověslinutyacute karbid a řeznaacute keramika je nasazovaacutena pouze v oblastech kde nelze produktivně využiacutet slinutyacute karbid [5]
V dnešniacute době se klade největšiacute důraz na zkracovaacuteniacute vyacuterobniacutech časů a zvyšujiacuteciacute se jakost vyacuterobků Největšiacute vliv na celkovyacute vyacuterobniacutečas při obraacuteběniacute majiacute řezneacute podmiacutenky a samozřejmě jejich zvyšovaacuteniacutem se tento čas zkracuje K tomu je třeba aby řeznyacute materiaacutel splňoval hlavniacute požadavky [6]
10 36
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Přiacutečiny opotřebeniacute
řeznyacutech naacutestrojů
Brusnyacute otěr
Adhezniacute otěr
Difuacutezniacute otěr
Chemickyacute otěr
A) Odolnost proti opotřebeniacute
[6]
11 36
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
B) Houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu
[6]
Z důvodu vyššiacutech naacuteroků na operace obraacuteběniacute vysokeacute řezneacuterychlosti obraacuteběniacute tvrdyacutech materiaacutelů přerušovaneacuteho řezuatd je snaha aby houževnatost naacutestrojoveacuteho materiaacutelu byla co nejvyššiacute z důvodu porušeniacute břitu naacutestroje křehkyacutem lomem atd ale zaacuteroveň je potřeba aby řeznyacute materiaacutel měl dostatečnou tvrdost kteraacute by zajišťovala odolnost proti opotřebeniacute
Tento probleacutem čaacutestečně vyřešila depozice tenkyacutech vrstev Depoziciacute zůstane jaacutedro u určityacutech materiaacutelu houževnateacute a povrch tvrdyacute a odolnyacute proti jednotlivyacutem druhům opotřebeniacute
12 36
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Porovnaacuteniacute
odolnosti proti opotřebeniacute
a houževnatosti řeznyacutech materiaacutelu
[6]13 36
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
C) Tvrdost za teplaBěhem obraacuteběciacuteho procesu se teacuteměř
veškeraacute
praacutece řezaacuteniacute
transformuje
v teplo Teplo řezneacuteho procesu vznikleacute
při odebraacuteniacute
určiteacuteho množstviacute materiaacutelu je přibližně
rovneacute
praacuteci řezneacuteho procesu Vznikleacute
teplo vyacuterazně
ovlivňuje řeznyacute proces protože bull
negativně
působiacute
na řezneacute
vlastnosti naacutestrojebull ovlivňuje mechanickeacute
vlastnosti obraacuteběneacuteho materiaacutelubull ovlivňuje pěchovaacuteniacute
a zpevňovaacuteniacute
obraacuteběneacuteho materiaacutelu bull ovlivňuje podmiacutenky třeniacute
na čele i hřbetě
naacutestroje
D)
Odolnost vůči tepelneacutemu šoku
Vyskytuje se při freacutezovaacuteniacute
nebo při jineacutem druhu přerušovaneacuteho řezu např soustruženiacute
nerotačniacutech součaacutestiacute
E)
Tepelnaacute
roztažnost
Tato vlastnost ovlivňuje budouciacute
přesnost obrobeneacute
plochy Vysokaacute
tepelnaacute
roztažnost může způsobit vznik mikrotrhlin ktereacute
pak značně
sniacutežiacute
trvanlivost naacutestroje
F)
Tepelnaacute
vodivost
Zvlaacuteště
při zvyacutešenyacutech pracovniacutech podmiacutenkaacutech (řeznaacute
rychlost posuv) může dochaacutezet v
oblasti špičky naacutestroje ke zvyacutešeneacute
koncentraci tepla Důsledkem niacutezkeacute
tepelneacute
vodivosti naacutestrojoveacuteho materiaacutelu může dojiacutet k
rychleacutemu plastickeacutemu opotřebeniacute
břitu naacutestroje ktereacute
může dosaacutehnout až
lavinoveacuteho otěru
Zdroj [6] 14 36
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Řeznaacute
keramika
[5]
Řeznaacute keramika patřiacute mezi anorganickeacute nekovoveacute převaacutežněkrystalickeacute materiaacutely Přestože neexistuje normou stanoveneacute rozděleniacute řezneacutekeramiky lze ji podle chemickeacuteho složeniacute rozdělit na dva zaacutekladniacute typy
oxidickou a neoxidickou řeznou keramiku
ŘŘezneznaacuteaacute keramikakeramikaoxidickaacute keramika nitridovaacute keramika
čistaacute
směsnaacute
polosměsnaacute
Si3
N4
Si3
N4 + Y2
O3
Si3
N4 + TiN
995 Al2
O3
Al2
O3 + ZrO2
Al2
O3 + ZrO2 + CoO
Al2
O3 + TiC Al2
O3 + ZrO2 + TiC Al2
O3 + TiC + TiN
15 36
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Všechny druhy řezneacute keramiky mohou byacutet vyztuženy pomociacutetenkyacutech vlaacuteken submikronoveacuteho průměru ndash whiskerů(např SiC) ktereacute značně zvyšujiacute řezneacute vlastnosti
Řeznaacute keramika je charakterizovaacutena [5]
ndash
niacutezkou měrnou hmotnostiacute
ndash
vysokou tvrdostiacute
i za vysokyacutech teplot
ndash
tepelnou odolnostiacute
ndash
chemickou staacutelostiacute
ndash
odolnostiacute
proti opotřebeniacute
ktereacute
zaručujiacute
při spraacutevneacutem použitiacute
vysokou trvanlivost břitu naacutestroje i při vysokyacutech řeznyacutech rychlostech
16 36
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Zdroj [4] 17 36
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Mechanickeacute
vlastnosti jsou z
hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena
[6]
charakterem chemickeacute vazby kteraacute je převaacutežně iontovaacute nebo kovalentniacute (na rozdiacutel od kovovyacutech materiaacutelů kde je vazba kovovaacute) a ovlivňuje tiacutem vyacuterazně pohyblivost dislokaciacute a je důsledkem křehkosti keramiky
složitaacute krystalickaacute struktura v porovnaacuteniacute s kovovyacutemi materiaacutely
prostoroveacute uspořaacutedaacuteniacute čaacutestic různyacutech tvarů rozměrů faacuteziacute
množstviacute trhlin defektů a poacuterů
18 36
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Oxidickaacute
keramika
[6]
Čistaacute oxidickaacute řeznaacute keramika - s obsahem 995 Al2O3vyznačuje se vysokou tvrdostiacute otěruvzdornostiacute a vyacutebornou chemickou odolnostiacute a stabilitou při vysokyacutech teplotaacutech bull
Niacutezkaacute
odolnost proti mechanickeacutemu a tepelneacutemu raacutezoveacutemu
zatiacuteženiacute
a ohyboveacute
pevnosti a je vhodnaacute
jen pro operace jemneacuteho dokončovaacuteniacute
Polosměsnaacute oxidickaacute keramika - s obsahem ZrO2 15-20 může obsahovat i jineacute složky např CoO Oproti čisteacute keramice maacute vyššiacutepevnost Přiacutesada ZrO2 a zdokonaleniacute technologie vyacuteroby snižuje naacutechylnost proti lomu a zvyšuje houževnatost
19 36
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Směsnaacute oxidickaacute keramika (CM) - s přiacutesadami TiN TiC je charakterizovaacutena vyššiacute odolnostiacute proti tepelnyacutem raacutezům kterou zabezpečuje přiacutesada TiC Přiacutesada TiN vylepšuje odolnost proti tepelnyacutem raacutezům a zaacuteroveň zvyšuje pevnostniacute vlastnosti Daacutele tyto přiacutesady zabezpečujiacute stabilitu mechanickyacutech vlastnostiacute při vysokyacutech teplotaacutech
Kompozitniacute oxidickaacute keramika - zpevněnaacute monokrystaly křemiacuteku SiC tzv whiskery v matrici Al2O3 kteraacute maacuterovnoměrnou jemnozrnnou strukturu Uacutelohou SiC vlaacuteken je braacutenit šiacuteřeniacute mikrotrhlin v zaacutekladniacute matrici Vlaacutekna SiC majiacuteprůměr 01-1 μm a deacutelku 5 -100 μm pevnost v tahu 7 GPaa modul pružnosti 550 GPa a zvyšujiacute tvrdost za tepla ohybovou pevnost
20 36
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Postup vyacuteroby řezneacute keramiky je srovnatelnyacute v diacutelčiacutech oblastech s vyacuterobniacute technologiiacute praacuteškoveacute metalurgie
Sklaacutedaacute se z těchto etap bull
přiacuteprava hmoty přesneacuteho složeniacute tj mletiacute
surovin
homogenizace sušeniacute
atdbull
tvarovaacuteniacute
bull
lisovaacuteniacutebull
finaacutelniacute
opracovaacuteniacute
Technologickyacute proces vyacuteroby oxidickeacute keramiky může byacutet dvojiacutelisovaacuteniacute za studena (proces podobnyacute konvenčniacute praacuteškoveacutemetalurgii)lisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HP Hot Pressing) a izostatickeacutelisovaacuteniacute za vysokyacutech teplot (HIP Hot Isostatic Pressing)
Lisovaacuteniacute za studena se použiacutevaacute při vyacuterobě čisteacute oxidickeacute keramiky Polosměsnaacute a směsnaacute keramika se nejčastěji vyraacutebiacute lisovaacuteniacutem za tepla
Vyacuteroba oxidickeacute
keramiky
[6]
21 36
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Jemnyacute praacutešek Al2O3 se ziacuteskaacutevaacute rozkladem hliniacutekovyacutech soliacute nejčastěji bauxitu a naacuteslednyacutem jemnyacutem mletiacutem
Upravenyacute praacutešek s aditivami pojiva je před lisovaacuteniacutem předspeacutekanyacute při teplotě 1350-1520 degC
Lisovaacuteniacute probiacutehaacute při tlaku 20 MPa a teplotaacutech 1500-1700 degC Proces HIP probiacutehaacute při tlaku 160 MPa a teplotě 1450 degC
Směsnaacute keramika se vyraacutebiacute smiacutechaacuteniacutem jemneacuteho praacutešku Al2O3 s TiC TiN praacuteškem a naacuteslednyacutem lisovaacuteniacutem při teplotaacutech 1500-1800 degC a tlaku 20-40 MPa
Konečnyacute tvar ziacuteskaacutevajiacute vyměnitelneacute břitoveacute destičky řezaacuteniacutem pokud jsou polotovarem tyče a naacuteslednyacutem broušeniacutem a honovaacuteniacutem kdy jsou vytvořeny typickeacute uacutepravy řezneacute hrany pro zvyacutešeniacute pevnosti a odolnosti proti vylamovaacuteniacute břitu
22 36
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Neoxidickaacute
(nitridickaacute) řeznaacute
keramika
[6]
Nitridickaacute keramika na baacutezi nitridu křemiacuteku Si3N4 existuje ve dvou modifikaciacutech α a β Modifikace α Si3N4 je tvrdšiacute než β Si3N4 ale v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou maacute nižšiacute tvrdost a vyššiacute pevnost tepelnou vodivost dobrou houževnatost a odolnost proti tepelnyacutem raacutezům
Podle složeniacute
se nitridickaacute
řeznaacute
keramika děliacute
na
nitrid křemiacuteku s různyacutemi přiacutesadami např MgO Al2O3 Y2O3orientovanyacute na β- Si3N4 tzv sialonnitrid křemiacuteku s přiacutesadou TiNnitrid křemiacuteku zpevněnyacute tenkyacutemi vlaacutekny SiC bdquowhiskeryldquo
23 36
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Vlastnosti nitridickeacute
keramiky
[6]
Nitridickaacute keramika se v porovnaacuteniacute s oxidickou keramikou vyznačuje vyššiacute houževnatostiacute pevnostiacute v ohybu odolnostiacutevůči cyklickeacutemu a tepelneacutemu namaacutehaacuteniacute
Chemickaacute stabilita a odolnost proti opotřebeniacute je u nitridickeacutekeramiky nižšiacute než u oxidickeacute keramiky
Při vysokyacutech teplotaacutech maacute nitridickaacute keramika určiteacute přednosti odolnost proti oxidacimechanickou pevnost a chemickou odolnostvysokou tvrdost a odolnost proti tepelnyacutem šokům
Tyto vlastnosti zabezpečujiacute
dostatečnou pevnost řezneacute
hrany a zaacuteroveň
odolnost proti naacutehleacutemu porušeniacute
křehkyacutem lomem
a umožňujiacute
tedy použitiacute
nitridickeacute
keramiky při dokončovaciacutech i hrubovaciacutech operaciacutech i v
oblastech přerušovaneacuteho řezu
a s
použitiacutem řezneacute
kapaliny 24 36
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Nitridickaacute keramika je vhodnaacute k obraacuteběniacute šedyacutech litin tvaacuternyacutech litin kalenyacutech oceliacute žaacuteruvzdornyacutech slitin niklovyacutech slitin typu Inconel a titanovyacutech slitin
Stejně jako i oxidickeacute keramiky jsou řezneacute vlastnosti zlepšovaacuteny tenkyacutemi vlaacutekny SiC wiskery a aplikaciacute tenkyacutech otěruvzdornyacutech vrstev tipu Al2O3 nebo TiN
Z některyacutech zdrojů je zřejmeacute že tenkaacute vrstva Al2O3 maacutezabraacutenit difůzniacutemu opotřebeniacute a trvanlivost břitu zvyšuje na druheacute straně je takovyacute naacutezor že se tenkaacute vrstva vlivem vysokeacuteho mechanickeacuteho a tepelneacuteho namaacutehaacuteniacute z vysoce namaacutehanyacutech miacutest řezneacute destičky bdquostrhneldquo a je tedy neuacutečinnaacute
25 36
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Zdroj [4]
26 36
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Využitiacute
řezneacute
keramiky v
oblasti obraacuteběniacute
[4]
Řeznaacute keramika patřiacute do skupiny netradičniacutech řeznyacutech materiaacutelů a jejiacute použitiacute přestavuje cca 4ndash5 z celkoveacuteho objemu řeznyacutech materiaacutelů Řeznaacute keramika nemaacute nahradit doposud použiacutevaneacute řezneacutemateriaacutely ale maacute rozšiacuteřit možnosti volby pro hospodaacuternějšiacuteuacuteběr materiaacuteluExistujiacute ale specifickeacute oblasti průmyslu jako leteckyacute kosmickyacute a automobilovyacute kde je toto procento daleko vyššiacute a řeznaacutekeramika zde přispěla k celkoveacute intenzifikaci řezneacuteho procesu protože diacuteky svyacutem vlastnostem umožňuje dosahovat i řeznyacutech rychlostiacute vyššiacutech než 1000 mmin Pro efektivniacute využitiacute řezneacute keramiky jsou ale kladeny naacuteroky na dodrženiacute určityacutech zaacutesad popsanyacutech vyacuteše Většina druhůřeznyacutech keramik maacute jen uacutezkou specifickou oblast využitiacuteviz tab
27 36
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Druh řezneacute keramiky
Charakteristickeacute
použitiacute
řezneacute keramikyCharakter řezu
Al2O3 obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a konstrukčniacutech oceliacute
nepřerušovanyacutem řezem vysokyacutemi rychlostmi za sucha
dokončovaciacute
operace
Al2O3+ ZrO2 obraacuteběniacute
šedeacute tvaacuterneacute
a temperovaneacute
litiny konstrukčniacutech i zušlechtěnyacutech oceliacute
za sucha středniacute
a dokončovaciacute
operace čaacutestečně
přerušovanyacute řez
Al2O3 + TiC obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute
a těžko obrobitelnyacutech materiaacutelů
s
čaacutestečně
přerušovanyacutem řezem za sucha i s
chlazeniacutem obraacuteběniacute
šedeacute
litiny a tvrzenyacutech litin
středniacute
a dokončovaciacute
operace včetně
středniacuteho a dokončovaciacuteho freacutezovaacuteniacute
Al2O3+ whiskery
SiC
obraacuteběniacute
žaacuteruvzdornyacutech a žaacuterupevnyacutech
materiaacutelů
a kaleneacute
oceli hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
keramiky na baacutezi Si3N4
obraacuteběniacute
všech druhů
litin slitin na baacutezi Ni za sucha i s chlazeniacutem
hrubovaciacute
i dokončovaciacute
operace při soustruženiacute
i freacutezovaacuteniacute
Zdroj [4] 28 36
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Whiskery jsou monokrystalickaacute kraacutetkaacute vlaacutekna kde je v maximaacutelniacutemiacuteře využito pevnosti vyacutechoziacute chemickeacute sloučeninyJejich pevnost se bliacutežiacute teoretickeacute pevnosti materiaacutelů protože zde prakticky neexistujiacute poruchy krystalickeacute mřiacutežky a slabaacute miacutesta na hraniciacutech krystalitů (typickaacute pro polykrystalickeacute systeacutemy)Typickyacute whisker maacute průměr několika microm a deacutelku několika milimetrů Jejich poměr
AR = deacutelka
průměrse pohybuje od 50ndash10000
Hodiacute se speciaacutelně jako zesiacuteleniacute do kompozitniacutech struktur Pro růst monokrystalů se použiacutevaacute techniky růstu z parniacute faacuteze
29 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskery
Typickaacute je přiacuteprava SiC whiskerů z odpadu po mletiacute ryacuteže Tento odpad obsahuje celuloacutezu a kysličniacutek křemičityacute ve vhodneacutem poměru pro přiacutepravu SiC
Tato surovina se zahřiacutevaacute bez přiacutetomnosti kysliacuteku na teplotu cca 7000ordmC a pak v atmosfeacuteře dusiacuteku při 1500 ndash16 000ordm C Vznikaacutekarbid křemiacuteku jak ve formě čaacutestic tak i whiskeru (ARasymp75)
Pro přiacutepravu SiC whiskerů s deacutelkou kolem 10 mm a tloušťkou 6 microm se voliacute tzv VSL metoda (vapour-liquid-solid)
Použiacutevaacute se par jednotlivyacutechsložek (SiO2 a CO) ve vhodneacuteatmosfeacuteře (CH4) ktereacute se rozpouštějiacute v kapalneacutem katalyzaacutetoru (železnaacute kapka) na přesycenou taveninu Z niacute vyrůstaacute monokrystal
Takto připraveneacute whiskery majiacute průměrnou pevnost 86 GPa a počaacutetečniacute modul 581 GPa
30 36
Zdroj [3]
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
KeramickKeramickeacuteeacute whiskerywhiskeryExistuje takeacute řada možnostiacute jak připravit monokrystaly na baacutezi Al2O3 (safiacuteroveacute monokrystaly)
Při použitiacute metody EFG (edge defined film feed) se kapilaacuterou z molybdenu dodaacutevaacute roztavenyacute Al2O3 k mezipovrchu kde roste monokrystal Na hraně kapilaacutery je vytvořen film roztaveneacutekeramiky Jak zaacuterodečnyacute krystal se použiacutevaacute zrno safiacuteru
Tvar monokrystalu lze ovlivnit tvarem hrany a otvoru kapilaacutery Rychlost růstu mono krystalu je až 200 micrommin
Dalšiacute možnostiacute je využitiacute laseru k lokaacutelniacutemu taacuteniacute keramiky v miacutestě kde se tvořiacute monokrystal
31 36
Zdroj [3]
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
32 36
Zdroj [7]
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
33 36Zdroj [7]
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
ŠŠamotamot
Šamot je žaacuteruvzdornaacute hmota použiacutevanaacute pro vyzdiacutevky kamen peciacutea dalšiacutech vyacuterobků a staveb ktereacute musejiacute odolaacutevat vysokeacutemu žaacuteruVyraacutebiacute se z lupku Dodaacutevaacute se ve formě cihel nebo malty
Moderniacute celolitinoveacute krboveacute vložky majiacute topeniště vyloženeacute 2-3 cm vrstvou šamotu což umožňuje dociacutelit vysokou a staacutelou teplotu při hořeniacute Ta je důležitaacute pro kvalitniacute spalovaacuten
Při vysokyacutech teplotaacutech totiž zůstaacutevaacute jen velice maleacute množstviacutenedopalků Palivo je efektivněji využiacutevaneacute a uacutespora spotřeby činiacute až75
Uacutečinnost spalovaacuteniacute přesahuje 80 a obsah CO ve spalinaacutech klesne pod požadovanyacutech 01 Tiacutem tyto šamotoveacute celolitinoveacute krboveacutevložky splňujiacute nejpřiacutesnějšiacute ekologickeacute normy
Šamot se takeacute vyznačuje dlouhou životnostiacute a schopnostiacutedlouhodobě odolaacutevat teplotaacutem do 1300 ordmC maacute vynikajiacuteciacute akumulačniacutea vyzařovaciacute vlastnosti Krbovaacute vložka s šamotovyacutem topeništěm maacute tedy delšiacute životnost a můžeme tedy poskytnout zaacuteruku podle typu od 7 do 10 let
Zdroj [8] 34
36
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
Zdroj [9] 35
36
Vlastnost Garančniacute
hodnotaŽaacuteruvzdornost min 1630degC
Obsah Al2
O3 min 30
Objemovaacute
hmotnost min1850 kgm3
Pevnost v tlaku min 15MPa
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-
LITERATURALITERATURA[1]
httpwwwpedmuniczwphyFyzVlaFMkomplet3htm
[2]
Kratochviacutel B Švorčiacutek
V Vojtěch D Uacutevod do studia materiaacutelů 1 vydaacuteniacute ISBN 80-7080-568-4 2005
[3]
wwwskriptafttulcz[4] Česaacutenek
J Vyacutevojoveacute
trendy a nasazeniacute
řezneacute
keramiky
[5]
Matějka J Kapinus V Česaacutenek
J Vliv přerušovaneacuteho a nepřerušovaneacuteho řezu na řezivost řezneacute
keramiky při obraacuteběniacute
kalenyacutech oceliacute [6]
Matějka J Řezneacute
materiaacutely KKS ZČU Plzeň
[7]
Tomkovaacute
B Vlaacuteknoveacute
kompozity Vlastnosti vyztužujiacuteciacutech vlaacuteken I Katedra textilniacutech materiaacutelů wwwftvslibcz
[8]
httpwwwkrby-blanzekcz[9]
httpwwwmkzcz
36
36
- Slide Number 1
- Slide Number 2
- Slide Number 3
- Keramika
- Slide Number 5
- Suroviny
- Slide Number 7
- Řeznaacute keramika
- Slide Number 9
- Požadavky kladeneacute na naacutestrojoveacute materiaacutely
- Slide Number 11
- Slide Number 12
- Slide Number 13
- Slide Number 14
- Řeznaacute keramika [5]
- Slide Number 16
- Slide Number 17
- Mechanickeacute vlastnosti jsou z hlediska struktury ovlivněny zejmeacutena [6]
- Oxidickaacute keramika [6]
- Slide Number 20
- Slide Number 21
- Slide Number 22
- Neoxidickaacute (nitridickaacute) řeznaacute keramika [6]
- Vlastnosti nitridickeacute keramiky [6]
- Slide Number 25
- Slide Number 26
- Využitiacute řezneacute keramiky v oblasti obraacuteběniacute [4]
- Slide Number 28
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Keramickeacute whiskery
- Slide Number 32
- Slide Number 33
- Šamot
- Slide Number 35
- LITERATURA
-