本文關(guān)鍵詞：氧化鋯陶瓷板的激光切割質(zhì)量研究

  更多相關(guān)文章： 激光切割 氧化鋯陶瓷 氣熔比 熔化物顆粒 切割質(zhì)量

【摘要】：氧化鋯陶瓷熔點(diǎn)高、硬度大、耐腐蝕、抗熱震性能良好、導(dǎo)熱系數(shù)和摩擦系數(shù)低,在汽車、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域應(yīng)獲得了廣泛的應(yīng)用。采用激光切割過(guò)程中存在重鑄層、掛渣和條紋等質(zhì)量缺陷,其難點(diǎn)在于如何對(duì)氧化鋯陶瓷板進(jìn)行高質(zhì)量激光切割。目前關(guān)于氧化鋯陶瓷的激光切割取得了一定的成果,但所獲得的結(jié)論多通過(guò)對(duì)激光切割工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。本文采用Nd-YAG脈沖激光切割了0.8mm、1.0mm、1.5mm和3mm厚度的氧化鋯陶瓷板,闡述了氣熔比、板厚、熔化物顆粒和切割質(zhì)量之間的關(guān)系。氧化鋯陶瓷板激光切割主要去除形態(tài)為熔化和氣化,采用一種基于氣熔比控制的激光精密切割方法,研究了氣熔比和板厚對(duì)激光切割氧化鋯陶瓷板質(zhì)量的影響,即氣熔比對(duì)切縫質(zhì)量,切面條紋形貌及粗糙度的影響。對(duì)氣熔比為0.099,0.160,().181和0.202的/1組試件進(jìn)行觀測(cè),發(fā)現(xiàn)提高氣熔比可明顯改善切縫質(zhì)量,增大切面條紋光滑區(qū)長(zhǎng)度和條紋波長(zhǎng),切面粗糙度由6.969gm降低到2.482μ.m。同時(shí)對(duì)板厚為0.8mm, 1mm,1.5mm,3mm的,4組試件進(jìn)行觀測(cè),隨著板厚的增加,氣熔比減小,切縫質(zhì)量降低,切面粗糙度由2.287gm增加到5.9461μm。板厚為0.8mm,1.0mm時(shí),切面為較光滑的周期性條紋：板厚為1.5mm時(shí),切面呈現(xiàn)為兩個(gè)區(qū)域,即光滑區(qū)和粗糙區(qū)；當(dāng)板厚增加到3mm時(shí),切面呈現(xiàn)三個(gè)區(qū)域即光滑區(qū)、粗糙區(qū)和鱗狀層疊區(qū)。綜合研究氣熔比和板厚可以加深對(duì)激光切割機(jī)理的認(rèn)識(shí),為提高氧化鋯陶瓷板的激光切割質(zhì)量提供理論與實(shí)驗(yàn)依據(jù)。激光切割過(guò)程中熔化材料的去除形式對(duì)切割質(zhì)量有很大的影響,為了加深對(duì)材料去除機(jī)理的理解,設(shè)計(jì)了一套加工裝置對(duì)氧化鋯陶瓷板激光切割的熔化物顆粒進(jìn)行收集,采用Imagine-Pro Pluse (IPP)圖像處理軟件對(duì)熔化物顆粒的形態(tài)(數(shù)量、形狀、平均直徑、標(biāo)準(zhǔn)差及其分布情況)進(jìn)行研究。通過(guò)氣熔比控制的方法,對(duì)板厚分別為0.8mm, 1mm,1.5mm,3mm的氧化鋯陶瓷板進(jìn)行激光切割實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：不同板厚參數(shù)下,球形熔化物顆粒所占百分比范圍為99.21%至89.81%,圓餅形為().79%至7.44%,啞鈴形為0%至2.75%。隨著板厚的增加,圓餅形和啞鈴形顆粒所占百分比增大,球形顆粒所占百分比降低,球形顆粒平均直徑和標(biāo)準(zhǔn)差隨之增大,切面粗糙度由2.287μm增加到5.946μm。通過(guò)XRD對(duì)氧化鋯陶瓷基體和熔化物顆粒進(jìn)行物相分析,建立熔化物去除幾何模型,闡述熔化物顆粒與切割質(zhì)量的關(guān)系,球形顆粒所占的百分比越大,平均直徑和標(biāo)準(zhǔn)差越小,切割質(zhì)量越好,最終獲得質(zhì)量較高切割樣件。
【關(guān)鍵詞】：激光切割 氧化鋯陶瓷 氣熔比 熔化物顆粒 切割質(zhì)量
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ174.6;TN249
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 課題背景9-11
• 1.2 激光切割技術(shù)概況11-16
• 1.2.1 激光切割方法簡(jiǎn)介11-12
• 1.2.2 激光能量的吸收與傳遞12-15
• 1.2.3 基于氣熔比控制的激光切割15-16
• 1.3 薄板激光切割質(zhì)量及研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.1 薄板激光切割質(zhì)量16
• 1.3.2 薄板激光切割質(zhì)量研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 激光切割熔化物顆粒研究現(xiàn)狀17-19
• 1.5 論文來(lái)源及論文的主要工作19-20
• 2 激光切割試驗(yàn)與熔化物采樣20-30
• 2.1 試驗(yàn)條件20-24
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料20-21
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)條件21-22
• 2.1.3 實(shí)驗(yàn)檢測(cè)設(shè)備22-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法24-26
• 2.3 實(shí)驗(yàn)氣熔比值26-27
• 2.4 去除熔化物采樣27-30
• 2.4.1 不同板厚下的去除熔化物28
• 2.4.2 不同氣熔比下的去除熔化物28-30
• 3 氣熔比及板厚對(duì)切割質(zhì)量的影響30-40
• 3.1 板厚對(duì)氣熔比的影響30-31
• 3.2 氣熔比對(duì)切縫質(zhì)量的影響31-33
• 3.3 氣熔比對(duì)切面條紋形貌和粗糙度的影響33-36
• 3.4 板厚對(duì)切縫質(zhì)量的影響36-37
• 3.5 板厚對(duì)切面粗糙度和條紋形貌的影響37-39
• 3.6 本章小結(jié)39-40
• 4 基于圖像處理的熔化物顆粒研究40-53
• 4.1 微小顆粒簡(jiǎn)介40-42
• 4.1.1 顆粒測(cè)量中的有關(guān)概念40
• 4.1.2 顆粒測(cè)量的分類40-42
• 4.1.3 基于IPP圖像處理技術(shù)的熔化物顆粒測(cè)試42
• 4.2 基于IPP圖像技術(shù)熔化物顆粒研究步驟簡(jiǎn)介42-47
• 4.3 氣熔比對(duì)熔化物顆粒形態(tài)的影響47-49
• 4.4 板厚對(duì)熔化物顆粒形態(tài)的影響49-52
• 4.5 本章小結(jié)52-53
• 5 熔化物顆粒形成機(jī)理分析53-64
• 5.1 熔化物去除幾何模型的建立53-55
• 5.2 氣熔比對(duì)熔化物顆粒形狀及球形顆粒尺寸的影響分析55
• 5.3 板厚對(duì)熔化物顆粒形狀及球形顆粒尺寸的影響分析55-56
• 5.4 熔化物顆粒對(duì)切割質(zhì)量的影響56-58
• 5.5 熔化物顆粒物相分析58-61
• 5.5.1 氧化鋯陶瓷物相簡(jiǎn)介58-59
• 5.5.2 氧化鋯陶瓷增韌機(jī)制59
• 5.5.3 激光切割氧化鋯陶瓷物相分析59-61
• 5.6 無(wú)輔助吹氣氧化鋯陶瓷板激光切割61-63
• 5.7 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

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