基于热裂法的液晶玻璃基板激光切割技术研究

为了实现液晶玻璃基板的可控断裂切割,提出了一种液晶玻璃基板激光切割的新方法.采用Nd:YAG激光在液晶玻璃基板上预置初始裂纹,用CO2激光作为热源对其进行加热,并用Ar气进行冷却.分析了激光光斑尺寸和液晶玻璃基板厚度对切割的影响,并与传统机械切割进行了对比.用扫描电子显微镜检测了激光切割后切割表面及断面形貌.结果表明,...     

基于热权函数技术的热裂法切割液晶玻璃的研究

激光切割液晶玻璃是一个复杂的激光与材料相互作用的过程。在使用热裂法切割液晶玻璃时,裂纹尖端的应力强度因子(SIF)的大小是决定裂纹是否扩展的关键。使用热权函数技术计算了激光切割过程中裂纹尖端SIF的大小,与断裂判据相比较判断裂纹的扩展情况。研究了激光功率、光斑半径、切割速度和裂纹长度对切割过程中裂纹尖端SIF的影响,结果表明激光功率越大、切割速度越小、光斑半径越小时,裂尖SIF的增大速度越快、峰值越大以及不同裂纹长度下裂尖SIF的增大速度和峰值也不同。并通过实验进行验证,说明了该技术的可行性。     

应用裂纹控制法的钠钙玻璃YAG激光切割技术

针对目前对玻璃切割质量越来越高的需求,应用裂纹控制法进行了连续YAG激光切割钠钙玻璃的试验,分析了激光功率、激光扫描速度、激光光斑大小对切割质量的影响规律.得到了YAG激光切割钠钙玻璃平板的最佳切割参数.同时利用光学显微镜照片研究了玻璃切口表面的质量,对比了激光切割与机械法切割得到的玻璃切口质量.结果表明:采用裂纹控制法的玻璃YAG激光切割技术可以得到很好的切口质量,应用于高质量玻璃的加工.文中还进行了多层玻璃、管状玻璃以及平板玻璃曲线轨迹的YAG激光切割试验,为YAG激光切割玻璃的进一步应用提供了技术基础.     

液晶显示玻璃基板激光切割热应力场的有限元仿真

激光切割玻璃基板是一个复杂的激光与材料相互作用的过程。为了掌握切割过程中热应力场的动态分布,提高切割质量,提出了一种热应力场的仿真方法。在有限元软件Ansys环境下,建立了三维液晶显示玻璃基板激光切割热应力场的有限元分析模型。采用间接法方式对温度场和热应力场进行耦合;通过APDL参数化编程语言,实现了对激光移动热源及射流冲击换热模型的仿真。仿真结果表明:在切割过程中,激光照射区内表现为压应力,压应力最大值出现在热源中心处;在激光光斑前、后一段距离内及冷却点附近均表现为拉应力。增大冷却效果及减小冷却点与激光光斑间的距离,均可增大拉应力δy的值。     

CO2激光切割电子强化玻璃过程的有限元模拟与实验

在激光热裂法切割玻璃的过程中,温度起着至关重要的作用。为了准确掌握切割过程中温度场的分布,提高切割质量,提出了一种CO2激光切割玻璃基板的数值模拟方法。在ANSYS有限元环境下,建立了激光热应力切割电子强化玻璃的三维有限元分析模型,对温度场进行了分析。通过实验验证,得到了切割过程中温度场在不同参数下的变化及其对切割质量的影响以及温度分布与激光功率、光斑尺寸和扫描速度的非线性关系。     

6.45μm激光加热浮法玻璃后温度分布特性研究

为了提升激光可控断裂法切割玻璃的质量，研究了6.45μm激光照射浮法玻璃后材料的温度变化。利用激光输出的连续功率计算了6.45μm激光照射玻璃后的温度分布，并通过实验验证了该模型的正确性；模拟对比了相同激光参量下6.45μm激光和10.6μm激光加热玻璃后的温度场，通过实验获得了光滑、无表面裂纹的切割样品。结果表明，6.45μm激光产生的表面温度低于10.6μm激光；6.45μm激光可以利用热裂法获得高质量切割端面。该研究对中红外激光玻璃切割的模型建立和方案优化具有一定的帮助。     

激光切割锂电池负极极片复合材料的数值模拟

为了探究负极极片复合材料的切割性质, 采用有限元模型, 对激光切割锂离子电池负极极片复合材料温度场进行数值模拟计算。由温度场分布取得了负极切缝宽度与切缝深度的尺寸大小, 从中研究激光功率、切割速率和光斑半径对负极表层材料切缝宽度与切缝深度的影响。结果表明, 负极表层切缝宽度随激光功率和光斑半径的增加而增大, 随切割速率增大而减小; 切缝深度随激光功率增加而增大, 随切割速率和光斑半径增大而减小。切割至中间铜箔后, 切缝深度变化速率趋缓, 负极材料的复合结构对切缝深度存在明显影响; 在功率为170W、光斑半径为47μm、切割速率变化至600mm/s左右时, 效果最为明显, 切割深度在该参量下达到60μm, 且突破这一阈值后增长速率得到明显提升直至极片完全切断。这一结果可为激光应用于锂离子电池极片复合材料切割提供参考。     

管径和光斑影响激光切割开始瞬间吸收率的分析

从理论上研究了曲率半径 (管径 )和激光光斑直径对 30 4不锈钢管材和板材激光切割时开始瞬间吸收率的影响。结果表明 ,当激光光斑直径d与物体外表面的管径 (曲率半径 )D之比大于 0 86 6时 ,它们对激光切割开始瞬间吸收率的影响不能忽略 ,且随着管径 (曲率半径 )的减小或激光光斑直径的增大 ,激光切割开始瞬间吸收率增大     

高压输电线异物激光清除三维仿真研究

激光以其优异的性能在输电线路异物清除领域具有广阔的应用前景。为了安全、高效地清除输电线异物,须对激光与异物组织的作用机理进行研究。本文分析讨论了激光与尼龙材料的热作用机理,建立了激光束切割尼龙材料的三维数值仿真模型,仿真研究了不同激光移动速度和光斑尺寸下尼龙材料三维动态烧蚀形貌,分析研究了激光移动速度和光斑尺寸对材料烧蚀深度的影响趋势。结果表明,激光功率和光斑尺寸一定时,材料烧蚀的最高温度和烧蚀深度与激光移动速度成反比;激光功率和移动速度一定时,材料烧蚀的最高温度和烧蚀深度与光斑尺寸成反比。当激光功率为100W、光斑半径1cm时,烧蚀过程中不发生明火的激光最小移动速度为05cm/s。当激光移动速度为2cm/s、功率为100W 时,不发生明火的光斑最小直径为03cm。     

激光焊接参数对齿科钛金属接头组织与性能的影响

采用电子万能试验机测试钛金属激光焊接头的力学性能。结果表明,随着激光光斑直径的减小或功率的增加,接头熔深增加,强度提高;并且随着激光功率密度的增大,接头强度呈增大趋势。进一步从激光功率密度的角度分析,光斑直径比激光功率对接头强度的影响更大,激光光斑直径为0.7mm、功率1.6kW时,获得接头性能较佳。金相组织观察显示,接头组织致密,未发现有夹杂和微裂纹等缺陷,接头拉伸断口呈韧性断裂特征,断裂区有大量的韧窝存在。     

脉冲光纤激光切割连杆裂解槽工艺参量优化

为了获得36MnVS4连杆裂解槽最优的切割质量,采用正交实验法对裂解槽进行了激光切割理论分析和实验验证,通过激光共聚焦显微镜测量裂解槽的深度、宽度、张角及曲率半径等几何尺寸,同时采用扫描电镜观测裂解槽底部微观形貌及热影响区的厚度,采用极差分析法得到了峰值功率、脉冲宽度、切割速率和脉冲频率对裂解槽几何尺寸的影响,并获得了最优实验参量组合。结果表明,裂解槽热影响区厚度皆小于100μm且裂解槽底部存在微裂纹及气孔,各参量组合对裂解槽宽度、张角及曲率半径的影响较小,对裂解槽深度的影响较大;脉冲宽度和峰值功率对槽深的影响较大,脉冲频率和切割速率对槽深的影响较小;优化后切割速率为1.0m/min,峰值功率为700W,脉冲频率为1000Hz,脉冲宽度为50μs。这一结果对实际生产具有重要意义。     

碳化硼厚板的激光切割工艺及其机制

介绍了碳化硼陶瓷加工中存在的主要问题,将激光技术应用于加工碳化硼陶瓷上,研究出一种新型加工方法,设计出两种有效的激光切割方法并对碳化硼陶瓷进行切割。在实验基础上分析了激光加工参数对加工的影响,采用扫描电镜(SEM)对各种激光切割工艺的断口进行分析和讨论,提出激光加工碳化硼陶瓷的自行断裂机制。实验结果表明,在特定的功率下激光能够用来加工碳化硼陶瓷厚板。对于厚度为5.5 mm碳化硼陶瓷板,Nd∶YAG激光平均功率为130 W时,激光束沿同一位置重复走刀两次即可切断,最高切割速度可达到120 mm/min,可以做到无微裂纹切割。     

脉冲光纤激光加工36MnVS4连杆裂解槽的研究

为了获得新材料36 MnVS4连杆裂解槽的最优切割质量,采用光纤激光器对36 MnVS4连杆进行了裂解槽激光加工的工艺研究,分析了离焦量、峰值功率、脉冲宽度、切割速度和脉冲频率对裂解槽几何尺寸的影响,通过激光共聚焦显微镜测量对比,研究不同激光工艺参数下裂解槽几何尺寸的变化规律。结果表明:负离焦能加工出质量更好的裂解槽;峰值功率、脉冲宽度、脉冲频率和切割速度对槽深和张角的影响较大,对槽宽和曲率半径的影响较小,但在裂解槽深度为0.5~0.6 mm时,张角在10°~25°的较小范围内变化。     

冷轧生产线硅钢激光高速切割实验研究

为了解决冷轧硅钢生产线上现有的圆盘剪切边技术存在的微裂纹、应力、毛刺和边浪等问题,采用光纤激光器进行了高速切割工艺研究,并进行了理论分析与实验验证,得到了激光高速切割速率和质量数据。结果表明,激光功率为3000W时,可以得到高达400m/min的切割速率;高速切割过程中,由于小孔现象的存在以及切割前沿变得平坦,随着切割速率增加,切割速率增长幅度因子由1降为0.3,同时毛刺高度由5μm急剧增加至22μm,切割质量下降;采用光-气非同心切割方法进行切割,可以提高高速切割的切割质量,毛刺高度小于15μm。该研究对为激光高速切割技术提供理论支撑与技术指导是有帮助的。     

大角度斜面激光切割加工的工艺研究

分析了大角度斜面激光切割的可行性和激光切割加工工艺。结果表明 :当激光功率为1260W、光斑直径为0.18mm、以0.08MPa的氧气作为辅助气体、切割速度为 1.4m/min、使喷嘴离工件的距离保持在0.5mm～0.8mm之间并选取适当的CNC程序直线插补步长,可以实现6mm厚的15Cr2Mo1钢大角度斜面的激光切割,切口质量良好。     

脉冲激光点焊铝合金工艺特性研究

研究了几种特殊脉冲波形方式下，铝合金激光点焊焊点形态、尺寸的变化规律。实验结果表明，与矩形方波连续激光点焊相比，前期预制尖峰脉冲可以提高后期主脉冲阶段工件对激光能量的吸收效率，提高低功率下激光点焊的焊点稳定性;而后期的缓降脉冲波形能有效地减少焊点中的气孔和裂纹数量，但是增大了焊点表面的下塌量。缓升脉冲波形可以起到清理工件表面氧化膜的作用，减少焊点中氧化膜气孔的产生，并且能够减少焊点表面下塌量。结合缓升、缓降两种波形的优点，最后采用锯齿脉冲波形获得了无气孔、裂纹等缺陷的高质量焊点。     

激光切割系统功率实时控制研究

激光功率对切割质量具有重要的影响,功率过大容易产生过烧现象。为了保证切割质量,研究了激光功率与切割速度的关系,基于可编程多轴运动控制器提出了激光功率实时控制的方法,使用开放性编写应用程序进行串口通信调整功率的方式实现激光功率的实时控制。采用这种方法进行激光切割试验,当激光功率能够随切割速度实时变化时,可以避免烧角现象。结果表明,此方法可以有效地提高切割质量,并且保证了激光切割的效率。