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氧化鋯陶瓷激光熱應力切割技術研究介紹

內容導讀:陶瓷激光熱應力切割技術適合很多種陶瓷的加工,尤其是對于 氧化鋯陶瓷 ,激光吸收率比氧化鋁還要高。這也就可以保證了它的加工效率要比氧化鋁要高,在生產方面,這種激光加工

  陶瓷激光熱應力切割技術適合很多種陶瓷的加工,尤其是對于氧化鋯陶瓷,激光吸收率比氧化鋁還要高。這也就可以保證了它的加工效率要比氧化鋁要高,在生產方面,這種激光加工方法也是應用于一些特殊的加工場合,尤其是一些精度要求特別高的場合,因為這種加工技術的最大優勢就是精度高,然而這種加工也存在一定的技術缺陷,它對于熱對流和熱傳導技術還沒有相應的解決,同時對于激光的光斑的大小和形狀都還是有待于后人進行研究的。這些技術一旦被突破,對于陶瓷的激光加工將會是一個很大的提高,更是標志著這項技術成熟的一個瓶頸技術。

氧化鋯陶瓷激光加工研究介紹

  利用經聚焦的高功率密度激光束照射工件,在超過閥值功率密度的前提下,熱能被材料吸收,由此引起照射點材料溫度急劇上升,熱量以某個速率(視材料的熱擴散率而定),從入射點傳導出去對于容易受熱破壞的脆性材料,比如氧化鋯陶瓷,通過激光掃描產生的熱應力誘導并控制裂紋擴展的方法來分割脆性材料的方法稱為激光熱應力分割技術。

  這種加工方法就是通過激光(或其他熱源,如熱空氣射流)的掃描照射,在被切割氧化鋯陶瓷材料內造成適當的溫度梯度(但不至造成材料軟化和機械性質的大幅變化),非均勻溫度場將導致材料產生熱應力,當其裂紋尖端熱應力超過材料的臨界應力時,裂紋擴展,即產生裂縫,分開材料。

  例如研究過對氧化鋯陶瓷的激光熱應力切割技術的數值仿真和實驗分析,其中就提到,現階段,絕大部分采用硬燒結金剛石等硬質刀具來切削零件現階段還存在著生產率低下、加工成本高、切割質量差等一系列難以克服的缺點。

  現階段在采用激光加工的時候,氧化鋯陶瓷材料存在以下一些優點,那就是:氧化鋯陶瓷對激光的吸收率高,氧化鋯陶瓷對激光的吸收率約90%左右,高熱時分解和升華,即一旦受高能量密度的激光束照射,就會發生局部的分解和升華,有助于提高激光加工的效率。

  國內外多名研究人員在激光加工陶瓷中所做出的一些成果以及一些仿真實驗所得出來的結論都表明目前激光切割陶瓷技術很多都是采用激光劃片技術,研究主要是針對氧化鋁這種材料的研究,然而從中卻也可以發現其實這種激光加工以達到2100MPa,1000C?時為1190MPa,經過增韌的陶瓷常溫抗彎強度最高可以達到2000MPa)可以用來制造發動機構件,如軸承、氣缸等。

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