激光切割

激光切割
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    激光切割工程陶瓷時(shí)，主要通過(guò)以下幾個(gè)作用來(lái)完成：氣化切割、熔化切割、反應(yīng)熔化
切割法以及熱應(yīng)力切割。在陶瓷材料的激光切割過(guò)程中，這四種切割原理不是完全獨(dú)立的，具體通過(guò)哪種原理切割，決定于材料的熱物理性能、工件厚度以及使用激光類型等切割條件。近年來(lái)，對(duì)陶瓷的激光切割技術(shù)的研究。
 
傳統(tǒng)工藝的優(yōu)化參數(shù)法
    該類方法基本借鑒金屬材料激光加工的成熟工藝，僅通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)加工目的。研究發(fā)現(xiàn)針對(duì)不同材料需要采用不同的激光激勵(lì)方式，對(duì)于大多數(shù)陶瓷，脈沖激光切割方式是較好的選擇。提高脈沖激光輸出的峰值功率、降低脈寬至納秒量級(jí)、減少重復(fù)頻率、降低切割速度是該類方法有效減少激L輸入對(duì)材料產(chǎn)生的過(guò)熱影響，抑制裂紋產(chǎn)生的基本工藝。在無(wú)損切割速度的研究中，G．Lu等給出了激光功率、切割速度和材料厚度之間的關(guān)系式'指出對(duì)于一定厚度t的材料，存在一個(gè)最大切割速度v。要提高切割速度，實(shí)驗(yàn)證明在相同激光功率條件下，采用線聚焦方式的切割速度可比點(diǎn)聚焦方式提高5倍以上，線聚焦更好地增大了切割方向的熱輸入量，并減少了垂直于切割方向的熱影響區(qū)。在優(yōu)化參數(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)相關(guān)加工附件的改進(jìn)也是該研究方法的一個(gè)突破點(diǎn)。激光加工中輔助氣體的超聲速氣流可有效減少熱積累，抑制切割過(guò)程中的裂紋產(chǎn)生，但是超聲速氣流的氣壓大，作用在被加工材料上會(huì)產(chǎn)生類似于刀具加工的接觸應(yīng)力。通過(guò)對(duì)超聲速噴嘴的創(chuàng)新改進(jìn)，可使作用于材料表面的氣體凈壓力為零，達(dá)到抑制機(jī)械壓力損傷的目的。采用真空吸盤(pán)固定硬脆性陶瓷可以保持工件在激光加工過(guò)程中的受力均勻，減少因夾持預(yù)應(yīng)力而增大材料產(chǎn)生裂紋乃至斷裂的概率。    
    在該類研究中，值得一提的是I．Black等對(duì)Al?0?基瓷磚進(jìn)行的切割研究。他們通過(guò)優(yōu)化切割速度、脈寬、噴嘴直徑、氣體類型及壓力等措施，實(shí)現(xiàn)了該類厚板陶瓷的直線切割，并通過(guò)建立經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ皖A(yù)測(cè)了該種方法針對(duì)不同厚度陶瓷的無(wú)裂紋切割速度。實(shí)驗(yàn)所用瓷磚型陶瓷一般具有較低的密度，疏松的結(jié)構(gòu)可以為應(yīng)力積累提供很好的釋放空間。但是在對(duì)尖角的切割中，由于過(guò)燒產(chǎn)生了難以控制而無(wú)法避免的裂紋。Al?0?基陶瓷相比其他陶瓷具有熱膨脹系數(shù)低及彈性模量低的特點(diǎn)，對(duì)熱應(yīng)力產(chǎn)生的斷裂阻力高，因此Al?0?陶瓷厚板激光無(wú)損切割的成功還不能完全表示所有陶瓷都可以采用類似的切割工藝。
 
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