Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Oct 2001)
Evolución térmica de un material cerámico procesado con un láser de Nd-YAG
Abstract
In this work it is studied the induced thermal changes in a ceramic material (fine porcelain stoneware tile) as a consequence of its processing with a pulsed Nd-YAG laser. The high density of energy and the protection-dragging gas, at room temperature, focalised on a punctual surface, provokes a thermal shock in the cutting zone. So cracks are fomed. When the thickness of the cool-processed material is near 8 mm, the stress produced by local volumetric changes provokes the propagation of such cracks and, sometimes, the catastrophic breakdown of the ceramic material. The stress is a consequence of phase changes and/or of thermal dilatation. When the processed material is at adequate temperatures, the crack dimension is limited by the cooling of the material which has experimental viscoplastic fluency. So, they act as anchorage elements and there are only microfissurations in the proximities of the cutting. This phenomenon has technological interest: it is a system which contributes with important stress to the closing of cracks, and due to the basic knowledge provided by the study of the fluency/temperature behaviour in these ceramic materials.<br><br>En este trabajo se estudian los cambios inducidos en un material cerámico (gres porcelánico) como consecuencia de su procesado con un láser de Nd-YAG pulsado. La alta densidad de energía que se focaliza sobre una superficie puntual actuando de forma simultánea con el gas de protección-arrastre, a temperatura ambiente, provoca un choque térmico en la zona de corte y aledaños (unas pocas micras), dando lugar a la formación de grietas. Cuando el espesor del material procesado en frío alcanza valores próximos a los 8mm, la tensión producida por cambios volumétricos locales, consecuencia de cambios de fase y/o de la dilatación térmica, provoca la propagación rápida de dichas grietas y, a menudo, la rotura catastrófica del material. Ahora bien, cuando el material procesado se encuentra a temperaturas adecuadas la extensión de las grietas queda limitada por el enfriamiento del material que ha experimentado fluencia viscoplástica, actuando así de elemento de anclaje, observándose solo microfisuraciones en las proximidades del corte. Este fenómeno presenta por un lado interés tecnológico como sistema que aporta importantes tensiones al cierre de grietas y, por otro, debido al conocimiento básico que aporta el estudio del comportamiento fluencia/temperatura de estos materiales cerámicos.
