Polishing of alumina ceramic gears by picosecond pulsed laser - Li, Chao (Strojniški vestnik, 2026)
Keramični zobniki iz aluminijevega oksida izkazujejo odlične mehanske lastnosti ter odpornost proti visokim temperaturam in koroziji, zaradi česar so primerni za ekstremne obratovalne razmere, ki jih tradicionalni kovinski zobniki ne morejo zagotavljati. Njihova visoka trdota in krhkost predstavljata izzive pri doseganju visoke kakovosti površine med oblikovanjem in izdelavo. Ta raziskava zajema preučevanje možnosti izboljšanja površine keramičnih zobnikov z uvedbo poliranja s pomočjo pikosekundnega pulznega laserja. Z uvedbo nove strategije izmeničnega prekrivnega skeniranja so bile učinkovito zmanjšane obdelovalne napake in izboljšana integriteta površine. Za optimizacijo ključnih parametrov laserske obdelave, vključno z močjo laserja, hitrostjo skeniranja, številom prehodov in razmikom linij, je bil uporabljen enofaktorski eksperimentalni pristop. Optimalna kombinacija parametrov (moč 7 W, hitrost skeniranja 220 mm/s, 4 prehodi in razmik linij 0,005 mm) je omogočila doseganje hrapavosti površine (Sa) 1,091 µm (±0,025 µm). Primerjalna analiza je pokazala, da se je hrapavost površine zmanjšala za 41,93 % do 44,53 % v primerjavi s konvencionalno obdelavo (1,922 µm). Poleg tega se je mikrotrdota lasersko obdelane zobne površine povečala za 6,36 % ter pokazala izboljšano odpornost proti krušenju zob pri lokalno visokih obremenitvah. Izboljšana kakovost površine in mehanske lastnosti bistveno izboljšujejo zahteve v mehanskih prenosnih sistemih. Pomembno je tudi, da metoda laserske površinske obdelave znatno zmanjša stroške obdelave v primerjavi s tradicionalnim mehanskim poliranjem. V članku je inovativno prikazana neposredna uporaba laserskega poliranja na površinah zob dejanskih keramičnih zobnikov s kompleksnimi ukrivljenimi površinami, kar zagotavlja pomembno tehnološko podporo za njihovo uporabo v visoko natančnih prenosnih sistemih.
Keywords: alumina ceramics; aluminijev oksid; ceramic gears; keramični zobniki; laser polishing; lasersko poliranje; picosecond pulsed laser; pikosekundni pulzni laser; razdelitev površine; surface partitioning