CO-,2-激光切割玻璃的理論與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、玻璃材料由于其穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，已經(jīng)在電子顯示、建筑、醫(yī)藥包裝等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。玻璃材料的加工（切割、焊接、成型）也越來(lái)越受到人們的關(guān)注，加工方法也在不斷的改進(jìn)。近年來(lái)，隨著激光在工業(yè)加工中的廣泛應(yīng)用，很多學(xué)者開始嘗試?yán)眉す鈱?duì)玻璃進(jìn)行切割，在切割技術(shù)上也提出了一些改進(jìn)方法。但是，激光切割玻璃的切割質(zhì)量還有待提高，切割方法還有待改進(jìn)。本論文在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)激光切割玻璃作進(jìn)一步的研究，以尋求更加高效、快捷的切割方法。

2、　　 首先，建立了CO2激光切割玻璃的傳熱和熱應(yīng)力數(shù)學(xué)模型，并對(duì)理想狀況下的溫度解析解進(jìn)行了求解，得到了基模高斯光束和均勻光束靜止加熱玻璃時(shí)光斑中心溫度的解析解。
　　 其次，建立了有限元模型，利用有限元軟件ANSYS對(duì)激光切割玻璃板的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算分析。通過(guò)對(duì)數(shù)值解與解析解以及數(shù)值解與實(shí)驗(yàn)值之間比較，說(shuō)明數(shù)值計(jì)算是可行的，計(jì)算結(jié)果是可靠的。而且，相對(duì)于解析法，數(shù)值方法有其優(yōu)勢(shì)，如計(jì)算速度快、計(jì)算結(jié)果更加貼近實(shí)際等。在

3、有限元模型的基礎(chǔ)上，我們對(duì)激光靜止和掃描加熱玻璃板的溫度場(chǎng)和熱應(yīng)力進(jìn)行了計(jì)算，并比較了不同參數(shù)下（激光功率、光斑半徑、掃描速度）溫度和熱應(yīng)力的區(qū)別。
　　 再次，在裂紋控制法的基礎(chǔ)上，提出了雙光束的熱應(yīng)力切割方法。其原理是：先用一小功率的聚焦CO2激光在玻璃表面劃下一條痕跡，而后用一束非聚焦CO2激光沿著劃線掃描，冷卻過(guò)程中產(chǎn)生熱應(yīng)力使玻璃沿著劃線斷裂，實(shí)現(xiàn)玻璃的切割。建立了雙光束切割玻璃板的數(shù)學(xué)模型，對(duì)切割過(guò)程中的溫度和熱應(yīng)力

4、的分布進(jìn)行了計(jì)算分析，結(jié)果顯示，利用這種方法進(jìn)行玻璃的切割是可行的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，對(duì)單光束應(yīng)力切割法和雙光束應(yīng)力切割法的切割質(zhì)量進(jìn)行了比較，結(jié)果顯示，雙光束應(yīng)力切割既可以保證切面的光潔度，又可以保證裂紋沿著既定方向擴(kuò)展，切割效果比較理想。
　　 最后，對(duì)雙光束熔化切割法進(jìn)行了探索性的研究。這種切割方法的基本思想就是：先用一束大光斑激光對(duì)玻璃進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱到軟化溫度后再用聚焦激光進(jìn)行切割，這樣就可以避免在切割過(guò)程中產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力。同