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氧化锆陶瓷激光热应力切割技术研究介绍

内容导读:陶瓷激光热应力切割技术适合很多种陶瓷的加工,尤其是对于 氧化锆陶瓷 ,激光吸收率比氧化铝还要高。这也就可以保证了它的加工效率要比氧化铝要高,在生产方面,这种激光加工

  陶瓷激光热应力切割技术适合很多种陶瓷的加工,尤其是对于氧化锆陶瓷,激光吸收率比氧化铝还要高。这也就可以保证了它的加工效率要比氧化铝要高,在生产方面,这种激光加工方法也是应用于一些特殊的加工场合,尤其是一些精度要求特别高的场合,因为这种加工技术的最大优势就是精度高,然而这种加工也存在一定的技术缺陷,它对于热对流和热传导技术还没有相应的解决,同时对于激光的光斑的大小和形状都还是有待于后人进行研究的。这些技术一旦被突破,对于陶瓷的激光加工将会是一个很大的提高,更是标志着这项技术成熟的一个瓶颈技术。

氧化锆陶瓷激光加工研究介绍

  利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件,在超过阀值功率密度的前提下,热能被材料吸收,由此引起照射点材料温度急剧上升,热量以某个速率(视材料的热扩散率而定),从入射点传导出去对于容易受热破坏的脆性材料,比如氧化锆陶瓷,通过激光扫描产生的热应力诱导并控制裂纹扩展的方法来分割脆性材料的方法称为激光热应力分割技术。

  这种加工方法就是通过激光(或其他热源,如热空气射流)的扫描照射,在被切割氧化锆陶瓷材料内造成适当的温度梯度(但不至造成材料软化和机械性质的大幅变化),非均匀温度场将导致材料产生热应力,当其裂纹尖端热应力超过材料的临界应力时,裂纹扩展,即产生裂缝,分开材料。

  例如研究过对氧化锆陶瓷的激光热应力切割技术的数值仿真和实验分析,其中就提到,现阶段,绝大部分采用硬烧结金刚石等硬质刀具来切削零件现阶段还存在着生产率低下、加工成本高、切割质量差等一系列难以克服的缺点。

  现阶段在采用激光加工的时候,氧化锆陶瓷材料存在以下一些优点,那就是:氧化锆陶瓷对激光的吸收率高,氧化锆陶瓷对激光的吸收率约90%左右,高热时分解和升华,即一旦受高能量密度的激光束照射,就会发生局部的分解和升华,有助于提高激光加工的效率。

  国内外多名研究人员在激光加工陶瓷中所做出的一些成果以及一些仿真实验所得出来的结论都表明目前激光切割陶瓷技术很多都是采用激光划片技术,研究主要是针对氧化铝这种材料的研究,然而从中却也可以发现其实这种激光加工以达到2100MPa,1000C?时为1190MPa,经过增韧的陶瓷常温抗弯强度最高可以达到2000MPa)可以用来制造发动机构件,如轴承、气缸等。

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