CO-,2-激光切割玻璃的理論與實驗研究.pdf

1、玻璃材料由于其穩(wěn)定的物理化學性質，已經(jīng)在電子顯示、建筑、醫(yī)藥包裝等行業(yè)得到了廣泛的應用。玻璃材料的加工（切割、焊接、成型）也越來越受到人們的關注，加工方法也在不斷的改進。近年來，隨著激光在工業(yè)加工中的廣泛應用，很多學者開始嘗試利用激光對玻璃進行切割，在切割技術上也提出了一些改進方法。但是，激光切割玻璃的切割質量還有待提高，切割方法還有待改進。本論文在前人研究的基礎上，對激光切割玻璃作進一步的研究，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力數(shù)學模型，并對理想狀況下的溫度解析解進行了求解，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對激光切割玻璃板的溫度場和應力場進行計算分析。通過對數(shù)值解與解析解以及數(shù)值解與實驗值之間比較，說明數(shù)值計算是可行的，計算結果是可靠的。而且，相對于解析法，數(shù)值方法有其優(yōu)勢，如計算速度快、計算結果更加貼近實際等。在

3、有限元模型的基礎上，我們對激光靜止和掃描加熱玻璃板的溫度場和熱應力進行了計算，并比較了不同參數(shù)下（激光功率、光斑半徑、掃描速度）溫度和熱應力的區(qū)別。
　　 再次，在裂紋控制法的基礎上，提出了雙光束的熱應力切割方法。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，冷卻過程中產(chǎn)生熱應力使玻璃沿著劃線斷裂，實現(xiàn)玻璃的切割。建立了雙光束切割玻璃板的數(shù)學模型，對切割過程中的溫度和熱應力

4、的分布進行了計算分析，結果顯示，利用這種方法進行玻璃的切割是可行的。通過實驗，對單光束應力切割法和雙光束應力切割法的切割質量進行了比較，結果顯示，雙光束應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展，切割效果比較理想。
　　 最后，對雙光束熔化切割法進行了探索性的研究。這種切割方法的基本思想就是：先用一束大光斑激光對玻璃進行預熱，預熱到軟化溫度后再用聚焦激光進行切割，這樣就可以避免在切割過程中產(chǎn)生較大的熱應力。同