УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЪЕМНОГО ФОРМООБРАЗОВАНИЯ МАТЕРИАЛОВ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА ЦИРКОНИЯ

Полезная модель относится к устройствам для обработки твердых неметаллических материалов. Устройство может быть использовано для объемного формообразования материалов на основе диоксида циркония, в частности, при изготовлении изделий сложной конфигурации, например, зубных протезов.
2
Известные устройства для обработки неметаллических, в том числе кристаллических и керамических, материалов содержат непрерывный CO-лазер с компьютером, фокусирующую систему и манипулятор перемещения объекта облучения в фокальной плоскости лазерного излучения [В. А. Парфенов. Лазерная микрообработка материалов. Учебное пособие. Санкт-Петербург. Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ». 2011, стр. 16-19]. Недостаток известных устройств связан с тем, что при их использовании капли и микрочастицы обрабатываемого материала под воздействием лазерного излучения на обрабатываемую поверхность, попадают на близлежащие участки и ухудшают чистоту обрабатываемой поверхности, что ухудшает качество обрабатываемого изделия в целом.
Техническим результатом полезной модели является повышение качества изделий из керамических материалов на основе диоксида циркония, получаемых путем лазерного объемного формообразования.
2
Технический результат достигается тем, что устройство для объемного формообразования материалов на основе диоксида циркония, включающее непрерывный CO-лазер, манипулятор перемещения объекта обработки в фокальной плоскости лазерного излучения, фокусирующую систему, компьютер, дополнительно содержит пескоструйный аппарат для удаления продуктов термического разрушения с поверхности обрабатываемого материала и манипулятор перемещения объекта обработки в пескоструйном аппарате.
В пескоструйном аппарате используют порошок с твердостью меньшей, чем твердость материалов на основе диоксида циркония.
2
Сущность полезной модели поясняется Фиг. 1, на которой схематически представлено предлагаемое устройство, где: 1 - CO-лазер, 2 - пучок лазерного излучения, 3 - фокусирующая система, 4 - объект обработки, 5 - манипулятор перемещения объекта обработки в фокальной плоскости лазерного излучения, 6 - компьютер, 7 - манипулятор перемещения объекта обработки в пескоструйном аппарате, 8 - пескоструйный аппарат.
2
Предлагаемое устройство содержит CO-лазер 1, формирующий пучок лазерного излучения 2, фокусируемый фокусирующей системой 3 на объект обработки 4, укрепленный на манипуляторе 5 перемещения объекта облучения в фокальной плоскости лазерного излучения, компьютер 6 для управления лазером и манипуляторами 5 и 7, манипулятор 7 перемещения объекта обработки в пескоструйном аппарате 8.
Предлагаемое устройство (Фиг. 1) для объемного формообразования материалов на основе диоксида циркония работает следующим образом.
2
Обрабатываемый объект 4 из материала на основе диоксида циркония закрепляют в манипуляторе 5 и перемещают под управлением компьютера 6 в фокальную плоскость пучка лазерного излучения 2 CO-лазера 1, фокусируемого фокусирующей системой 3. Манипулятор 5 под управлением компьютера 6 перемещает объект 4 в фокальной плоскости по продольным координатам с возможностью его вращения. В процессе перемещения сфокусированного лазерного пучка по поверхности материала происходит его локальный нагрев. Фокусирующая оптическая система 4 служит для фокусировки лазерного пучка на поверхности объекта обработки в световое пятно такого размера, что позволяет обеспечить уровень плотности мощности, достаточный для выполнения требуемой технологической операции. Материалы на основе диоксида циркония для излучения на длине волны 10,6 мкм непрозрачны. Поэтому энергия лазерного излучения будет поглощаться в тонком поверхностном слое материала толщиной порядка длины волны излучения, нагревая этот слой. В глубину материала энергия излучения распространяется благодаря теплопроводности. Таким образом, степень нагрева поверхности материала лазерным излучением определяется его мощностью и скоростью перемещения и коэффициентом теплопроводности материала. Теплопроводность материалов на основе диоксида циркония относительно мала. Поэтому даже небольшой энергии лазерного излучения достаточно для нагрева поверхности материала до очень высокой температуры, вследствие чего происходит локальное удаление обрабатываемого материала. Осуществляя одновременно с лазерным воздействием трехмерное перемещение объекта обработки по задаваемой компьютером программе, производят объемное формообразование изделия. Однако часть продуктов термического разрушения материала объекта обработки выбрасывается навстречу лазерному пучку и оседает на прилегающих к точке воздействия лазерного пучка участках, ухудшая качество их поверхности. После воздействия лазерного излучения манипулятор 7 захватывает объект 4 из манипулятора 5 и перемещает объект 4 в пескоструйный аппарат 8, где происходит удаление продуктов термического разрушения с поверхности объекта обработки. В пескоструйном аппарате 8 используют порошок с твердостью, меньшей, чем материалы на основе диоксида циркония, например кварцевый песок для пескоструйных работ (фракция 100 мкм).
Использование предлагаемого устройства позволяет повысить чистоту обрабатываемой поверхности, и, следовательно, качество изделий из керамических материалов на основе диоксида циркония, получаемых путем лазерного объемного формообразования.
Устройство может быть использовано в медицине при изготовлении изделий сложной конфигурации, в частности при изготовлении зубных протезов.