1. 激光加熱輔助加工的應(yīng)用
加熱切削(heat cutting)迄今為止已有近一個世紀(jì)的歷史，加熱方法包括電加熱、火焰加熱、等離子加熱、激光加熱以及特殊光源加熱等，早期多使用電加熱或火焰加熱。
φ20x200mm氧化鋯陶瓷棒
2 . 陶瓷材料激光輔助車削與磨削
常溫下在車床上切削陶瓷產(chǎn)品只能使用PCD或PVD刀具，由于加工時氣孔和瑕疵引起的沖擊振動極易使刀具崩刃或非正常磨損，刀具壽命極低，因此幾乎無人用這種方法加工陶瓷。
因此，要想從根本上改變陶瓷的加工現(xiàn)狀，必須要在加工方法上有新的突破。關(guān)鍵是要改變陶瓷材料加工時的硬脆特性，即變脆性切削為塑性切削。一般的加熱方法受到陶瓷材料性能的制約，如陶瓷的絕緣性使得與電加熱無緣。火焰加熱溫度較低，能量密度不夠。
等離子體加熱對陶瓷材料存在一定難度，由于陶瓷工件不導(dǎo)電無法直接充當(dāng)陰極，只能用其他方法引弧，若使用非轉(zhuǎn)移弧加熱，熱流密度不夠。加工陶瓷涂層勉強(qiáng)能實現(xiàn)，但對結(jié)構(gòu)陶瓷來說，還需大大增加等離子源的功率密度。
電子陶瓷激光加熱有以下幾個優(yōu)點：
(1)功率密度高達(dá)108~1010W?cm-2，加熱速度極快，足以對任何陶瓷材料實現(xiàn)高速切削條件下的塑性加工；
(2)陶瓷盤激光光斑可聚焦到微米量級，熱影響區(qū)小；
(3)輸出功率可調(diào)，可根據(jù)不同工件材料對加熱溫度和光斑直徑進(jìn)行調(diào)節(jié)。
當(dāng)先進(jìn)陶瓷應(yīng)用于航空、航天和國防等工業(yè)部門時，對表面質(zhì)量的要求較高，特別是為了保證其強(qiáng)度，必須盡可能地減少表面微裂紋、裂縫等缺陷。為了保證加工質(zhì)量，還必須對其表面粗糙度實現(xiàn)在線檢測。而且由于表面粗糙度與刀具磨損、斷裂以及加工系統(tǒng)的自激振蕩等密切相關(guān)，因此可以通過在線檢測表面粗糙度來檢定磨削條件，防
止零件出現(xiàn)表面振紋、燒傷、裂紋等。在線檢測是激光檢測系統(tǒng)的一大特點，不用把加工工件卸離機(jī)床就可以測出表面粗糙度，這種方法也可以用來去除砂輪表面黏結(jié)物，其基本原理是通過激光照射使砂輪表面的黏結(jié)物蒸發(fā)去除。選擇合理的工藝參數(shù)，能保證在蒸發(fā)黏結(jié)物的同時不影響基體與磨粒。另外，還可以在線實時檢測高速砂輪的
磨粒磨損狀況，大限度地延長金剛石砂輪的耐用度與壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光檢測技術(shù)將會獲得更廣泛的應(yīng)用。
加熱切削(heat cutting)迄今為止已有近一個世紀(jì)的歷史，加熱方法包括電加熱、火焰加熱、等離子加熱、激光加熱以及特殊光源加熱等，早期多使用電加熱或火焰加熱。
φ20x200mm氧化鋯陶瓷棒
2 . 陶瓷材料激光輔助車削與磨削
常溫下在車床上切削陶瓷產(chǎn)品只能使用PCD或PVD刀具，由于加工時氣孔和瑕疵引起的沖擊振動極易使刀具崩刃或非正常磨損，刀具壽命極低，因此幾乎無人用這種方法加工陶瓷。
因此，要想從根本上改變陶瓷的加工現(xiàn)狀，必須要在加工方法上有新的突破。關(guān)鍵是要改變陶瓷材料加工時的硬脆特性，即變脆性切削為塑性切削。一般的加熱方法受到陶瓷材料性能的制約，如陶瓷的絕緣性使得與電加熱無緣。火焰加熱溫度較低，能量密度不夠。
等離子體加熱對陶瓷材料存在一定難度，由于陶瓷工件不導(dǎo)電無法直接充當(dāng)陰極，只能用其他方法引弧，若使用非轉(zhuǎn)移弧加熱，熱流密度不夠。加工陶瓷涂層勉強(qiáng)能實現(xiàn)，但對結(jié)構(gòu)陶瓷來說，還需大大增加等離子源的功率密度。
電子陶瓷激光加熱有以下幾個優(yōu)點：
(1)功率密度高達(dá)108~1010W?cm-2，加熱速度極快，足以對任何陶瓷材料實現(xiàn)高速切削條件下的塑性加工；
(2)陶瓷盤激光光斑可聚焦到微米量級，熱影響區(qū)小；
(3)輸出功率可調(diào)，可根據(jù)不同工件材料對加熱溫度和光斑直徑進(jìn)行調(diào)節(jié)。
3 . 激光檢測加工表面
當(dāng)先進(jìn)陶瓷應(yīng)用于航空、航天和國防等工業(yè)部門時，對表面質(zhì)量的要求較高，特別是為了保證其強(qiáng)度，必須盡可能地減少表面微裂紋、裂縫等缺陷。為了保證加工質(zhì)量，還必須對其表面粗糙度實現(xiàn)在線檢測。而且由于表面粗糙度與刀具磨損、斷裂以及加工系統(tǒng)的自激振蕩等密切相關(guān)，因此可以通過在線檢測表面粗糙度來檢定磨削條件，防
止零件出現(xiàn)表面振紋、燒傷、裂紋等。在線檢測是激光檢測系統(tǒng)的一大特點，不用把加工工件卸離機(jī)床就可以測出表面粗糙度，這種方法也可以用來去除砂輪表面黏結(jié)物，其基本原理是通過激光照射使砂輪表面的黏結(jié)物蒸發(fā)去除。選擇合理的工藝參數(shù)，能保證在蒸發(fā)黏結(jié)物的同時不影響基體與磨粒。另外，還可以在線實時檢測高速砂輪的
磨粒磨損狀況，大限度地延長金剛石砂輪的耐用度與壽命。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，激光檢測技術(shù)將會獲得更廣泛的應(yīng)用。
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本文“陶瓷加工中激光技術(shù)的新應(yīng)用新發(fā)現(xiàn)（圖）”由科眾陶瓷編輯整理，修訂時間：2020-05-15 16:45:07
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