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No se necesita horno: los ingenieros crean un láser que puede soldar cerámica fácilmente

No se necesita horno: los ingenieros crean un láser que puede soldar cerámica fácilmente


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Vivimos en un mundo de cerámica. La cerámica está en todas partes, incluso en el mundo de la ingeniería. La propiedad más importante y general de las cerámicas es que son refractarias. ¿Qué significa esto? Son materiales “rudos y caídos” que soportarán grandes cantidades de abuso en una amplia gama de situaciones. ¿No nos cree?

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Las baldosas de cerámica se utilizan para los transbordadores espaciales. El compuesto es capaz de soportar temperaturas tremendas e incluso se usó para proteger áreas del transbordador espacial que se elevarían por encima de 1.260 ° C. Las cerámicas tienen altos puntos de fusión, gran dureza y resistencia, tremenda durabilidad y gran inercia química. Entonces, ¿por qué no usarlos todo el tiempo?

El proceso de soldar cerámicas entre sí ha sido tradicionalmente difícil porque necesitan altas temperaturas para fundirse, lo que a su vez puede exponerlas a “gradientes de temperatura extremos que provocan grietas”. Sin embargo, investigadores de la Universidad de California en San Diego y la Universidad de California Riverside han encontrado una solución a este problema.

Uso de láseres en cerámica

Publicado en un estudio que se encuentra en la revista científica, Ciencias, los ingenieros de ambos equipos han desarrollado un láser pulsado ultrarrápido que se puede utilizar para fundir materiales cerámicos y fusionarlos. ¿Qué hace que esto sea tan especial? Además de no necesitar un horno, el nuevo proceso láser funciona en condiciones ambientales y utiliza menos de 50 vatios de potencia láser.

Como se mencionó anteriormente, la cerámica es de gran interés y tiene una gran cantidad de aplicaciones. En el estudio, los investigadores discuten el uso de cerámica para implantes biomédicos y como cubiertas protectoras en electrónica. En resumen, podría crear dispositivos móviles inteligentes resistentes a los arañazos, marcapasos sin metal y dispositivos electrónicos para viajes espaciales.

"En este momento no hay forma de encapsular o sellar los componentes electrónicos dentro de la cerámica porque tendrías que poner todo el conjunto en un horno, lo que terminaría quemando la electrónica", dijo Javier E. Garay, profesor de ingeniería mecánica y materiales. ciencia e ingeniería en UC San Diego.

¿Cómo funciona el láser?

El proceso de soldadura por láser pulsado ultrarrápido se creó a partir de la visión para crear una serie de pulsos de láser cortos a lo largo de la interfaz de dos piezas cerámicas. Este calor del láser se acumula solo en la interfaz y provoca una fusión localizada. Para crear este sistema, los investigadores trabajaron en la optimización de dos aspectos de su experimento.

En primer lugar, centraron su atención en los parámetros del láser, que incluían el tiempo de exposición, el número de pulsos de láser y la duración del pulso. A continuación, trabajaron en la transparencia del material cerámico.

"El punto óptimo de los pulsos ultrarrápidos fue de dos picosegundos a la alta tasa de repetición de un megahercio, junto con un número total moderado de pulsos. Esto maximizó el diámetro de la masa fundida, minimizó la ablación del material y el enfriamiento cronometrado justo para la mejor soldadura posible". dijo el ingeniero mecánico Guillermo Aguilar.

En este momento, el proceso solo se está utilizando en pequeñas piezas de cerámica de no más de dos centímetros de tamaño. Los ingenieros finalmente esperan optimizarlo para diferentes tipos de materiales y geometrías.


Ver el vídeo: INCREÍBLES HERRAMIENTAS Y TECNOLOGÍAS DE SOLDADURA QUE SON DE UN NUEVO NIVEL (Mayo 2022).


Comentarios:

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