Open Access Open Access  Restricted Access Subscription Access

Laser cutting of plasma-sprayed refractory products made of aluminum oxide


https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-7-55-58

Full Text:




Abstract

The possibility of laser cutting of plasma-sprayed refractory products made of aluminum oxide was investigated. The industrial laser complex KS-5VDM1-3 Navigator (VNITEP, Russia), equipped with an LS-3 ytterbium fiber laser with a power of 3 kW, was used to work out the cutting conditions. It was found that immediately after the completion of the plasma spraying process, the phase composition of the article material is a set of various modifications of aluminum oxide. Subsequent heating of these items leads to a series of polymorphic transformations accompanied by changes in the volume and density of the item material. The process ends when all polymorphic modifications of aluminum oxide pass into the only stable phase α-Al2O3 (corundum). It was shown that laser cutting of plasmasprayed aluminum oxide products is possible only when the process of transition of all its phase modifications to corundum is completely completed. Otherwise, a sharp change in the volume of the product material, caused by polymorphic transformations occurring under conditions of a high temperature gradient that occurs during laser cutting, leads to the destruction of the product. Plasmasprayed product, the material of which is entirely α-modification of aluminum oxide (corundum), is not afraid of high temperature gradients and is easily laser cut without destruction. Cutting data can vary widely. The cutting technology of plasma-sprayed refractory products made of aluminum oxide has been mastered at the Scientific and Educational Center for the Implementation of Laser Technologies at the Vladimir State University. Ill. 3. Ref. 13. Tab. 2.

About the Authors

I. V. Belyaev
ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени А. Г. и Н. Г. Столетовых»
Russian Federation


A. V. Stepnov
ООО «Центр плазменного напыления»
Russian Federation


A. V. Kireev
ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени А. Г. и Н. Г. Столетовых»
Russian Federation


N. I. Shalaev
ФГБОУ ВО «Владимирский государственный университет имени А. Г. и Н. Г. Столетовых»
Russian Federation


A. B. Lyukhter
Научно-образовательный центр внедрения лазерных технологий
Russian Federation


I. B. Malyshev
Научно-образовательный центр внедрения лазерных технологий
Russian Federation


V. V. Rykov
Научно-образовательный центр внедрения лазерных технологий
Russian Federation


References

1. Беляев, И. Плазменнонапыленные покрытия и изделия из чистого оксида алюминия / И. Беляев, А. Степнов, А. Киреев. ― LAP LAMBERT Academic Publishing RU, 2019. ― 47 с.

2. Матрёнин, С. В. Техническая керамика / С. В. Матрёнин, А. И. Слосман. ― Томск : Изд-во ТПУ, 2004. ― 75 с.

3. Беляев, И. В. Совершенствование технологии плавки и разливки магнитотвердого сплава ЮНДКТ5АА / И. В. Беляев, А. В. Моисеев, А. А. Степнов, А. В. Кутепов // Литейщик России. ― 2013. ― № 4. ― С. 36‒38.

4. Belyaev, I. V. Refractory ceramic products from pure oxides with getter coatings / I. V. Belyaev, A. A. Stepnov, A. V. Kireev, A. A. Pavlov // Refract. Ind. Ceram. ― 2018. ― Vol. 58, № 6. ― Р. 615‒617.

5. Беляев, И. В. Огнеупорные керамические изделия из чистых оксидов с геттерным покрытием / И. В. Беляев, А. В. Степнов, А. В. Киреев, А. А. Павлов // Новые огнеупоры. ― 2017. ― № 11. ― С. 31‒33.

6. Лосев, В. Ф. Физические основы лазерной обработки материалов / В. Ф. Лосев, В. Ф. Морозова, В. П. Ципилев. ― Томск : Изд-во ТПУ, 2011. ― 192 с.

7. Вудс, С. Волоконные лазеры средней мощности и их применение / С. Вудс, М. Дака // Фотоника. ― 2008. ― № 4. ― С. 6‒10.

8. Фролов, В. Я. Техника и технологии нанесения покрытий : уч. пособие / В. Я. Фролов, В. С. Клубникин, Г. К. Петров, Б. А. Юшин. ― СПб. : Изд-во Политехн. ун-та, 2008. ― 387 с.

9. Stepnov, A. A. Control over the porosity of plasma sprayed aluminum oxide parts by heat treatment / A. A. Stepnov, I. V. Belyaev, V. E. Bazhenov [et al.] // Inorganic Materials. ― 2019. ― Vol. 55, № 12. ― Р. 1214‒1222.

10. Степнов, А. А. Регулирование пористости плазменно-напыленных изделий из оксида алюминия термической обработкой / А. А. Степнов, И. В. Беляев, В. Е. Баженов [и др.] // Неорганические материалы. ― 2019. ― Т. 55, № 12. ― С. 1288‒1297.

11. Косенко, Н. Ф. Полиморфизм оксида алюминия / Н. Ф. Косенко // Изв. вузов. Химия и химическая технология. ― 2011. ― Т. 54, вып. 5. ― С. 3‒16.

12. Керамика высокоогнеупорных окислов ; под ред. Д. Н. Полубояринова и Р. Я. Попильского. ― М. : Металлургия, 1977. ― 304 с.

13. Stepnov, A. Phase composition and service properties of refractory ceramic mold for single crystal growing / A. Stepnov, A. Kutepov, I. Belyaev, N. Kolchugina // Proc. Conf. METAL 2012 (Brno, Czech Repablic, May 23‒25, 2012), CD : Tanger Ltd, 2012. ― P. 1‒4.

14. Belyaev, I. Influence of polymorphic transformations on the porosity of plasma sprayed products from pure aluminum oxide / I. Belyaev, A. Stepnov, V. Bazhenov [et al.] // Proc. Conf. METAL 2019 (Brno, Czech Repablic, May 22‒24, 2019), CD, Tanger Ltd, 2019. ― P. 968‒972.

15. Физико-химические свойства окислов ; под ред. Г. В. Самсонова. ― М. : Металлургия, 1978. ― 472 с.


Supplementary files

For citation: Belyaev I.V., Stepnov A.V., Kireev A.V., Shalaev N.I., Lyukhter A.B., Malyshev I.B., Rykov V.V. Laser cutting of plasma-sprayed refractory products made of aluminum oxide. NOVYE OGNEUPORY (NEW REFRACTORIES). 2022;1(7):55-58. https://doi.org/10.17073/1683-4518-2022-7-55-58

Views: 260

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


ISSN 1683-4518 (Print)