Procesamiento de cerámicas avanzadas mediante láser. Análisis de los procesos físicos involucrados en el corte por fusión

Resumo

En esta tesis doctoral se aborda el estudio en profundidad de una técnica específica de procesamiento de cerámicas mediante láser, el corte por fusión. Concretamente se ha aplicado a placas planas de un compuesto cerámico formado por una matriz de mullita con una fase dispersa de granos de alúmina. Se demuestra la viabilidad del corte mediante láser de Nd: YAG guiado por fibra. Se ha esfectuado el análisis experimental de la influencia de las condiciones de operación en el proceso de corte empleando láser de CO2 yláser de Nd: YAG. La comparación de los resultados se presenta empleando uan serie de parámetros cuantificables que permiten una comparación sistemática de la calidad de los cortes para lograr la optimización del proceso. Los parámetros de caracterización se dividen en dos categorías: especificaciones geométricas definidas en las normas ISO de corte térmico y parámetros para el análisis cuantitativo de la zona afectada térmicamente definidos en el presente trabajo. El estudio en profundidad de las interacciones aerodinámicas del gas asistente en el proceso de corte por fusión ha permitido desarrollar un nuevo concepto de cabezal en el que se mejora el sistema de inyección del gas asistente. Este nuevo cabezal de corte se ha construido y ensayado comparándolo con los cabezales convencionales existentes obteniéndose unos resultados notablemente mejores. Se ha realizado un análisis teórico de los procesos de extracción de material en el corte por fusión mediante el desarrollo de los dos modelos matemáticos, un modelo estacionario para el corte mediante láser operado en modo continuo y un modelo evoutivo para el corte en modo pulsado. La comparación cualitativa de los resultados teóricos y experimentales permite validar los resultados del modelo teórico y ayuda a explicar y comprender los proceso físicos involucrados en el corte por fusión.