本文關鍵詞：氧化鋯陶瓷板的激光切割質量研究

  更多相關文章： 激光切割 氧化鋯陶瓷 氣熔比 熔化物顆粒 切割質量

【摘要】：氧化鋯陶瓷熔點高、硬度大、耐腐蝕、抗熱震性能良好、導熱系數(shù)和摩擦系數(shù)低,在汽車、生物醫(yī)學等領域應獲得了廣泛的應用。采用激光切割過程中存在重鑄層、掛渣和條紋等質量缺陷,其難點在于如何對氧化鋯陶瓷板進行高質量激光切割。目前關于氧化鋯陶瓷的激光切割取得了一定的成果,但所獲得的結論多通過對激光切割工藝參數(shù)進行優(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量之間的關系。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激光切割氧化鋯陶瓷板質量的影響,即氣熔比對切縫質量,切面條紋形貌及粗糙度的影響。對氣熔比為0.099,0.160,().181和0.202的/1組試件進行觀測,發(fā)現(xiàn)提高氣熔比可明顯改善切縫質量,增大切面條紋光滑區(qū)長度和條紋波長,切面粗糙度由6.969gm降低到2.482μ.m。同時對板厚為0.8mm, 1mm,1.5mm,3mm的,4組試件進行觀測,隨著板厚的增加,氣熔比減小,切縫質量降低,切面粗糙度由2.287gm增加到5.9461μm。板厚為0.8mm,1.0mm時,切面為較光滑的周期性條紋：板厚為1.5mm時,切面呈現(xiàn)為兩個區(qū)域,即光滑區(qū)和粗糙區(qū)；當板厚增加到3mm時,切面呈現(xiàn)三個區(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激光切割機理的認識,為提高氧化鋯陶瓷板的激光切割質量提供理論與實驗依據(jù)。激光切割過程中熔化材料的去除形式對切割質量有很大的影響,為了加深對材料去除機理的理解,設計了一套加工裝置對氧化鋯陶瓷板激光切割的熔化物顆粒進行收集,采用Imagine-Pro Pluse (IPP)圖像處理軟件對熔化物顆粒的形態(tài)(數(shù)量、形狀、平均直徑、標準差及其分布情況)進行研究。通過氣熔比控制的方法,對板厚分別為0.8mm, 1mm,1.5mm,3mm的氧化鋯陶瓷板進行激光切割實驗。實驗結果表明：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準差隨之增大,切面粗糙度由2.287μm增加到5.946μm。通過XRD對氧化鋯陶瓷基體和熔化物顆粒進行物相分析,建立熔化物去除幾何模型,闡述熔化物顆粒與切割質量的關系,球形顆粒所占的百分比越大,平均直徑和標準差越小,切割質量越好,最終獲得質量較高切割樣件。
【關鍵詞】：激光切割 氧化鋯陶瓷 氣熔比 熔化物顆粒 切割質量
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 激光切割技術概況11-16
• 1.2.1 激光切割方法簡介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 薄板激光切割質量及研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.1 薄板激光切割質量16
• 1.3.2 薄板激光切割質量研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 激光切割熔化物顆粒研究現(xiàn)狀17-19
• 1.5 論文來源及論文的主要工作19-20
• 2 激光切割試驗與熔化物采樣20-30
• 2.1 試驗條件20-24
• 2.1.1 實驗材料20-21
• 2.1.2 實驗條件21-22
• 2.1.3 實驗檢測設備22-24
• 2.2 實驗方法24-26
• 2.3 實驗氣熔比值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 氣熔比及板厚對切割質量的影響30-40
• 3.1 板厚對氣熔比的影響30-31
• 3.2 氣熔比對切縫質量的影響31-33
• 3.3 氣熔比對切面條紋形貌和粗糙度的影響33-36
• 3.4 板厚對切縫質量的影響36-37
• 3.5 板厚對切面粗糙度和條紋形貌的影響37-39
• 3.6 本章小結39-40
• 4 基于圖像處理的熔化物顆粒研究40-53
• 4.1 微小顆粒簡介40-42
• 4.1.1 顆粒測量中的有關概念40
• 4.1.2 顆粒測量的分類40-42
• 4.1.3 基于IPP圖像處理技術的熔化物顆粒測試42
• 4.2 基于IPP圖像技術熔化物顆粒研究步驟簡介42-47
• 4.3 氣熔比對熔化物顆粒形態(tài)的影響47-49
• 4.4 板厚對熔化物顆粒形態(tài)的影響49-52
• 4.5 本章小結52-53
• 5 熔化物顆粒形成機理分析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 熔化物顆粒對切割質量的影響56-58
• 5.5 熔化物顆粒物相分析58-61
• 5.5.1 氧化鋯陶瓷物相簡介58-59
• 5.5.2 氧化鋯陶瓷增韌機制59
• 5.5.3 激光切割氧化鋯陶瓷物相分析59-61
• 5.6 無輔助吹氣氧化鋯陶瓷板激光切割61-63
• 5.7 本章小結63-64
• 結論64-66
• 參考文獻66-69
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況69-70
• 致謝70-71

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃開金,謝長生,許德勝;空間曲率半徑對三維物體激光切割質量的影響[J];中國激光;2001年05期

2 陳繼民,肖榮詩,左鐵釧,王躍文;激光切割工藝參數(shù)的智能選擇系統(tǒng)[J];中國激光;2004年06期

3 楊偉;彭信翰;張駿;;水下激光切割硅片的工藝研究[J];中國激光;2009年11期

4 高士友;馬雷;張潤生;;基于視覺激光切割厚板切割狀態(tài)監(jiān)控方法[J];中國激光;2012年02期

5 張榮康;;企業(yè)語標采用激光切割[J];激光與光電子學進展;1986年09期

6 許武軍,匡梅;水冷激光切割[J];光電子技術與信息;1999年03期

7 馬南鋼;王希軍;丁華東;錢耀川;傅蘇黎;胡木林;;碳化硼厚板的激光切割工藝及其機制[J];中國激光;2007年10期

8 胡俊;邱明勇;郭紹剛;;激光切割氣體出口馬赫數(shù)對馬赫盤的影響[J];中國激光;2008年11期

9 王紅俐;;激光切割金屬的工藝探索[J];科技創(chuàng)新導報;2009年21期

10 秦華;孫存志;;一種用于圓形、弧形激光切割的新方法[J];光電工程;2011年11期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 朱建斗;;激光切割的應用[A];2008年全國機電企業(yè)工藝年會《新興鑄管杯》工藝論壇征文論文集[C];2008年

2 黃文榮;湯光平;楊家林;;大角度斜面激光切割工藝[A];中國工程物理研究院科技年報（2000）[C];2000年

3 單磊;周繼烈;;激光切割微細槽的研究[A];2005年中國機械工程學會年會論文集[C];2005年

4 梁昆;張鵬;;激光切割紫銅板的工藝研究[A];湖北省暨武漢焊接學會成立二十五周年2005年焊接學術年會文集[C];2005年

5 單磊;周繼烈;;激光切割微細槽的研究[A];2005年中國機械工程學會年會第11屆全國特種加工學術會議專輯[C];2005年

6 單磊;周繼烈;;激光切割微細槽的研究[A];2005年中國機械工程學會年會論文集第11屆全國特種加工學術會議專輯[C];2005年

7 梁昆;張鵬;;激光切割紫銅板的工藝研究[A];中西南十省區(qū)（市）焊接學會聯(lián)合會第九屆年會論文集[C];2006年

8 司立眾;;激光切割鋼板效率研究 (Ⅰ)縮短打孔時間[A];第十六次全國焊接學術會議論文摘要集[C];2011年

9 蘇華;張桂華;申鵬;張珊;;激光清洗技術在激光切割中的應用[A];大珩先生九十華誕文集暨中國光學學會2004年學術大會論文集[C];2004年

10 陳新旭;范如源;楊麟;;激光切割在橡膠精密成形中的應用[A];第15屆全國特種加工學術會議論文集（下）[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 本報記者 方言;化木為梁 積水成川[N];機電商報;2009年

2 歐陽陟雄 余栗;新型數(shù)控激光切割焊接機通過技術鑒定[N];中國企業(yè)報;2002年

3 歐陽陟雄 余栗;數(shù)控激光切割焊接機研制成功[N];中國高新技術產(chǎn)業(yè)導報;2002年

4 歐陽陟雄 余栗;楚天激光切割機填補國內空白[N];中國電子報;2002年

5 記者 王國英　紅艷;“高源激光”填補西北地區(qū)激光切割空白[N];內蒙古日報(漢);2010年

6 常麗君;能自行折疊站立移動的機器人問世[N];科技日報;2014年

7 駐昆山首席記者 姚喜新;光纖激光切割如用傻瓜相機[N];蘇州日報;2011年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 王威;中厚鋼板激光氧氣切割特性與機理研究[D];機械科學研究總院;2015年

2 張永強;激光切割質量同軸視覺檢測與控制的研究[D];清華大學;2006年

3 謝小柱;基于壁面聚焦效應的CO_2激光切割非金屬材料機理和關鍵技術研究[D];湖南大學;2006年

4 閆胤洲;激光無裂紋切割陶瓷研究[D];北京工業(yè)大學;2013年

中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陸雄;晶圓切割參數(shù)對低K介電層可靠性的影響[D];復旦大學;2013年

2 李賀德;激光切割在鋼板下料中切割尖角和圓孔的實驗研究[D];山東大學;2015年

3 黃文飛;總線式激光切割機床數(shù)控系統(tǒng)設計[D];南京林業(yè)大學;2015年

4 付林泊;面向余料板材的節(jié)約型激光切割計算機輔助工藝研究[D];河南科技大學;2015年

5 劉俊;玻璃態(tài)板材激光裁剪的應用基礎[D];北京工業(yè)大學;2015年

6 王大偉;激光精密切割圓弧與直線粗糙度差異分析與消除[D];太原理工大學;2016年

7 張暉;鋁合金薄板激光切割工藝研究[D];陜西理工學院;2016年

8 彭凱;激光切割鋁合金鈑金件力學性能研究[D];陜西理工學院;2016年

9 鄭少楚;鋯基塊體非晶合金（產(chǎn)品）光纖激光切割研究[D];廣東工業(yè)大學;2016年

10 張興;視覺定位技術在激光切割設備中的應用研究[D];廣東工業(yè)大學;2016年

，

本文編號：554272