This paper deals with free vibration analysis of bidirectional functionally graded annular plates resting on a two-parameter elastic foundation. The formulations are based on the three-dimensional elasticity theory. This study presents a novel 2-D six-parameter power-law distribution for ceramic volume fraction of 2-D functionally graded materials that gives designers a powerful tool for flexible designing of structures under multi-functional requirements. Various material profiles along the thickness and in the in-plane directions are illustrated by using the 2-D power-law distribution. The effective material properties at a point are determined in terms of the local volume fractions and the material properties by the Mori-Tanaka scheme. The 2-D differential quadrature method as an efficient and accurate numerical tool is used to discretize the governing equations and to implement the boundary conditions. The fast rate of convergence of the method is shown and the results are compared against existing results in literature. Some new results for natural frequencies of the plates are prepared, which include the effects of elastic coefficients of foundation, boundary conditions, material and geometrical parameters. The interesting results indicate that a graded ceramic volume fraction in two directions has a higher capability to reduce the natural frequency than conventional 1-D functionally graded materials.
The effects of surface conditions of the C-2 cemented carbide substrate on the adhesion of diamond film were investigated. The substrates were pretreated for different times with Murakami's reagent and then the acid solution of an H2SO4-H2O2. The adhesion strength was estimated by a peeling area around the Rockwell-A indentation. The cutting performance of the diamond-coated tools was evaluated by measuring flank wears in dry turning of Al-17% Si alloy. The morphology of deposited diamond crystallites was dominated by (111) and (220) surfaces with a cubooctahedral shape. The diamond film quality was hardly affected by the surface conditions of the substrate. The variation of tool life with longer substrate etching times resulted from a compromies between the increase of film adhesion at the interface and the decrease of toughness at the substrate surface. The coated tools were mainly deteriorated by chipping and flaking of the diamond film form a lock of adhesion strength, differently from the wear phenomena of PCD tools.
When the ceramic material is being machined, micro crack and brittle fracture dominate the process of material removal. Generally, ceramics are very difficult-to-cut materials and machined using conventional method such as grinding and polishing. However, such processes are generally cost-expensive and have low material removal rate. Machinable ceramics used in this study contain BN powder to overcome these problem and for productivity elevation. This paper focuses on machinability evaluation during end mill process with CNC machining center in this study. Experiment for this purpose is performed for tool wear patterns and mechanism.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2002.10a
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pp.231-234
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2002
Ultrasonic machining technology has been developed over recent years for the manufacture of cost-effective and quality-assured precision parts for several industrial application such as optics, semiconductors, aerospace, and automobile. Ultrasonic machining process is an efficient and economical means of precision machining of ceramic materials. The process is non-thermal, non-chemical and non-electric and hardly creates changes to the mechanical properties of the brittle materials machined. This paper describes the characteristics of the micro-hole of $\textrm{Al}_2\textrm{O}_3$ by ultrasonic machining with tungsten carbide tool. The effects of various parameters of ultrasonic machining, including abrasives, machining force and pressure, on the material removal rate, hole quality, and tool wear presented and discussed. The ultrasonic Machining of micro-holes in ceramics has been under taken and the machining mechanism in the ultrasonic machining of ceramics based on the fracture-mechanics concept has been analyzed.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.28
no.4
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pp.422-426
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2011
The spindle system is very important unit for the product accuracy in machine tools. A spindle system is designed by using the angular contact ceramic ball bearings, built-in motor, oil-air lubrication method and oil jacket cooling method. The static and dynamic analysis and stiffness evaluation of 45,000rpm spindle for machine tool has been investigated. Using a finite element method, we obtained some analyzed a static and dynamic characteristics of a spindle, such as natural frequency, harmonic analysis and we got the value of compliance through it. We evaluated stiffness by taking the inverse this value. A 45,000rpm spindle is successfully developed using the results.
Composites of Si$_3$N$_4$-SiC containing up to 30 wt% of dispersed SiC particles were fabricated via hot-pressing with an oxynitride glass. To determine the effect of sintering time and SiC content on the mechanical properties and the cutting performance, the composites with fixed 8hr-sintering time and 20 wt% SiC content were fabricated and tested. Fracture toughness of the composites increased with increasing sintering time, while the hardness increased as the SiC content increased up to 20 wt%. The hardness of the composites was relatively independent of the grain size and the sintered density. For machining heat-treated AISI4140, the insert with 20 wt% SiC sintered for 8hr showed the longest tool life while the insert with 20 wt% SiC sintered for 12hr showed the longest tool life for machining gray cast iron. An effort was made to relate the mechanical properties, such as hardness, fracture toughness and wear resistance coefficient with the tool life. However, no apparent relationship was found between them. It may be stated that tool life is affected by not only the mechanical properties but also other properties such as surface roughness, density, grian size and the number of the inherent defects in the inserts.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.1
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pp.21-26
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2014
When iodine container for dental mouth treatment is opened, thread for treatment is cut by the blade in cap of container. Due to the problem of corrosion in a short period time after the reaction of metal blade to iodine solution, it gives impact on patient hygiene. In order to solve the problem, alternative products such as ceramic blade are developed and produced recently. In case of ceramic blade, it is produced by handwork and machine work. In this study, for the quantity production of ceramic blade with powder injection molding, we proposed a delivery system to have uniform charge of 20 cavity. Using Moldflow, simulation on 20 Cavity flow was performed. And then the mold was obtained through mold production and modification.(based on simulation) After injection molding, debinder, sintering process was achieved for ceramic blade, and the cap product was completed via insert injection on ceramic blade. In this study, we verified possibility of quantity production of ceramic blade which showed effective performance for cutting.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.34
no.7
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pp.963-970
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2010
This study makes an estimate of the laser-assisted machining (LAM) of an economically viable process for manufacturing precision silicon nitride ceramic parts using a high-power diode laser (HPDL). The surface is locally heated by an intense laser source prior to material removal, and the resulting softening and damage of the workpiece surface simplify the machining of the ceramics. The most important advantage of LAM is its ability to produce much better workpiece surface quality compared to conventional machining. Also important are its larger material removal rates and longer tool life. The cutting force and surface temperature were measured on-line using a pyrometer and a dynamometer, respectively. Tool wear, chips and the surface of the workpiece were measured using optical microscopy, and the surface and fractured cross-section of $Si_3N_4$ were measured by SEM. During the LAM process, the cutting force and tool wear were reduced and oxidation of the machined surface was increased according to the increase in the laser power. Moreover, the more the feed rate increased, the more the cutting force and tool wear increased.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.36
no.2
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pp.197-202
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2023
Calcium fluoride (CaF2) single crystal is applied to numerous industrial applications, especially for optical uses. To have excellent optical transmission properties, however, CaF2 crystals should be carefully fabricated through liquid-phase crystal growth techniques. In this study, as one of the early stage research activities to grow CaF2 crystals with a good transmittance at the ultraviolet wavelength range, computational thermodynamic models were provided to deepen the understanding of the crystal growing processes of CaF2 under various conditions. To remove point defects and oxygen impurities in the grown CaF2 crystals, the system was thermodynamically evaluated to get optimal process conditions. From the reviews of previous experimental studies, computational thermodynamic approaches were found to be an effective and powerful tool to understand the meaning of the crystal growth processes and to obtain optimal process conditions.
Kim, Jong-Do;Lee, Su-Jin;Shin, Ding-Sig;Suh, Jeong;Lee, Jae-Hoon
Laser Solutions
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v.12
no.4
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pp.12-16
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2009
The engineering ceramic is one of the materials advantageous in various conditions with high strength, endurance at high temperature, abrasion resistance and corrosion resistance, etc. However, due to high strength and high brittleness, ceramic incurs high costs and long time on finishing process required after sintering. So a process for obtaining wanted measurements of them has been studied using the high temperature which makes ceramics softened and heat affected recently. This study makes an estimate of laser-assisted machining (LAM) if an economically practical process for manufacturing precision silicon nitride ceramic parts using laser beam. In this study, mechanical properties of silicon nitride at high temperature were observed. And during the LAM, it was observed that cutting force and tool wear were reduced and oxidation of machined surface was increased according to a increase of laser power.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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