Wykorzystanie laserów do cięcia materiałów ceramicznych

Zaawansowane materiały ceramiczne znajdują szerokie zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu dzięki swoim znakomitym własnościom jak wysoka odporność cieplna, elektryczna oraz korozyjna, stabilność chemiczna, wytrzymałość temperaturowa czy odporność na ścieranie.

Czy komponenty ceramiczne można ciąć laserem?

Z drugiej strony zalety materiałów ceramicznych mogą stanowić znaczne ograniczenie w procesie ich wytwarzania i obróbki. Obróbka skrawaniem komponentów ceramicznych z wykorzystaniem tradycyjnych metod może napotykać liczne trudności ze względu na wysoką twardość i dużą kruchość, jaką cechują się ceramiki. Z tego względu cięcie laserem (https://ciecielaser.pl/) może stanowić dobrą alternatywę dla wytwarzania skomplikowanych komponentów z materiałów ceramicznych. Dodatkowo własności termiczne materiałów ceramicznych (niska przewodność i dyfuzyjność cieplna) czynią je szczególnie wygodnymi do cięcia laserowego.

Co wpływa na jakość krawędzi materiałów ceramicznych ciętych laserowo?

Jakość krawędzi ciętej w procesie cięcia laserem zależy od odpowiedniego doboru parametrów procesu cięcia, w tym prędkości cięcia i moc lasera. Jakość procesu cięcia można ocenić za pomocą charakterystyk wymiarowych, takich jak szerokość cięcia oraz jego odchylenie od osi wzdłuż powierzchni obrabianej. Najbardziej pożądana jest równomierna linia cięcia o niewielkiej szerokości. Proces cięcia laserem materiałów kruchych i o niskiej przewodności cieplnej powoduje powstawanie dużych gradientów termicznych, które generują naprężenia w obrabianym przedmiocie. Może to prowadzić do powstawania w nim mikropęknięć oraz odchyłek nieprzewidywalnych zaburzeń procesu cięcia, co znacząco pogarsza jego jakość. Z tego powodu bardzo ważne jest uważne kontrolowanie procesu cięcia.

Kontrolowanie jakości cięcia za pomocą pomiaru emisji akustycznej

Monitorowanie pracy lasera jest bardzo ważne również dlatego, że umożliwia kontrolę jakości powierzchni ciętej oraz jej poprawę poprzez odpowiedni dobór parametrów cięcia. Skutecznym sposobem na monitorowanie procesu cięcia laserem jest detekcja generowanej aktywności akustycznej za pomocą czujników emisji akustycznej. Czujniki emisji akustycznej wykrywają bowiem fale dźwiękowe emitowane przez materiał, w którym następuje gwałtowna emisja energii na skutek relaksacji naprężeń i powstawania odkształceń. Wyniki badań potwierdzają, że w przypadku niskiej jakości cięcia i obecność żużla poziom emisji akustycznej rejestrowanej przez czujniki jest wyższy niż wtedy, gdy jakość krawędzi ciętej jest wysoka.