2006
DOI: 10.1364/jot.73.000356
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Two-beam laser thermal cleavage of brittle nonmetallic materials

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“…7 Glass cut by NPTC with YAG [39] (a) Plate; (b) Tube 图 8 不同加工方法的加工边缘强度对比 [40] Fig. 8 Comparison of bending strength of cutting section with multiple cut methods [40] 2009 年富士康公司与俄罗斯莫斯科国立仪器 与信息大学 Kondratenko 等 [41] 研究了激光诱导热裂 切割厚度达 4~19 mm 的玻璃, 他们采用 CO 2 激光(实 际用 20~100 W), 双透镜(柱镜+球镜)形成线形光斑 (长约 40~60 mm, 宽约 1.5~2.5 mm), 辅以空气水混 合冷却法控制工艺过程中的开裂阶段, 对 800 mm 800 mm4mm 的玻璃进行了切割, 并对用机械、磨 削及激光切割的 6 mm 厚玻璃的强度进行了比较, 得到激光诱导热裂切割玻璃由于断面无表面微裂纹, 质量较好, 其边缘强度是传统机械切割强度的 5.5 倍。 断面质量是影响板材强度的关键因素。对于双 层玻璃, 提升断面质量的有效方法是使上下层同时 得到加热和冷却。2014 年, 韩国 Choi 等 [42] 提出在 第一层玻璃下表面涂炭, 并通过脉冲 YAG 激光扫 描该玻璃产生等离子体, 该等离子体作用在第二层 玻璃上, 改变该层玻璃的光学特性, 同时产生局部 的快速加热和冷却, 使得第二层玻璃开裂分离, 其 原理如图 9 所示。研究指出激光参数(激光能量与脉 冲宽度)和两层玻璃间的距离是影响切割质量的主 要因素, 给出了一组最优参数,即当激光峰值功率密 度为 45~50 GW/cm 2 , 玻璃间距为 150 μm, 脉冲宽 度为 4 ns 时, 断面的质量最好。 除了激光热源外, 2016 年 Wang 等 [43] 利用短边 收缩聚焦波导, 成功地将微波聚焦成椭圆线型体加 热光斑, 实现了同时体加热切割较厚玻璃和碳化硅 陶瓷片的突破性进展, 其原理和切割结果分别见图 10 和图 11。研究指出, 短边收缩聚焦波导产生的热 源为椭圆形体加热微波热源, 热源在厚度方向透过 性较激光热源好, 能够对厚度方向的非透明和透明 材料进行较均匀的加热。由此可知, 利用较低的 图 9 激光诱导等离子体加工玻璃原理图 [42] Fig. 9 Principle diagram of laser induced plasma processing glass [42] 图 10 微波热裂法切割实验装置图 [43] Fig.…”
Section: 玻璃切割面强度unclassified
“…7 Glass cut by NPTC with YAG [39] (a) Plate; (b) Tube 图 8 不同加工方法的加工边缘强度对比 [40] Fig. 8 Comparison of bending strength of cutting section with multiple cut methods [40] 2009 年富士康公司与俄罗斯莫斯科国立仪器 与信息大学 Kondratenko 等 [41] 研究了激光诱导热裂 切割厚度达 4~19 mm 的玻璃, 他们采用 CO 2 激光(实 际用 20~100 W), 双透镜(柱镜+球镜)形成线形光斑 (长约 40~60 mm, 宽约 1.5~2.5 mm), 辅以空气水混 合冷却法控制工艺过程中的开裂阶段, 对 800 mm 800 mm4mm 的玻璃进行了切割, 并对用机械、磨 削及激光切割的 6 mm 厚玻璃的强度进行了比较, 得到激光诱导热裂切割玻璃由于断面无表面微裂纹, 质量较好, 其边缘强度是传统机械切割强度的 5.5 倍。 断面质量是影响板材强度的关键因素。对于双 层玻璃, 提升断面质量的有效方法是使上下层同时 得到加热和冷却。2014 年, 韩国 Choi 等 [42] 提出在 第一层玻璃下表面涂炭, 并通过脉冲 YAG 激光扫 描该玻璃产生等离子体, 该等离子体作用在第二层 玻璃上, 改变该层玻璃的光学特性, 同时产生局部 的快速加热和冷却, 使得第二层玻璃开裂分离, 其 原理如图 9 所示。研究指出激光参数(激光能量与脉 冲宽度)和两层玻璃间的距离是影响切割质量的主 要因素, 给出了一组最优参数,即当激光峰值功率密 度为 45~50 GW/cm 2 , 玻璃间距为 150 μm, 脉冲宽 度为 4 ns 时, 断面的质量最好。 除了激光热源外, 2016 年 Wang 等 [43] 利用短边 收缩聚焦波导, 成功地将微波聚焦成椭圆线型体加 热光斑, 实现了同时体加热切割较厚玻璃和碳化硅 陶瓷片的突破性进展, 其原理和切割结果分别见图 10 和图 11。研究指出, 短边收缩聚焦波导产生的热 源为椭圆形体加热微波热源, 热源在厚度方向透过 性较激光热源好, 能够对厚度方向的非透明和透明 材料进行较均匀的加热。由此可知, 利用较低的 图 9 激光诱导等离子体加工玻璃原理图 [42] Fig. 9 Principle diagram of laser induced plasma processing glass [42] 图 10 微波热裂法切割实验装置图 [43] Fig.…”
Section: 玻璃切割面强度unclassified
“…They predicted the thermal stresses in the substrate material. The two-beam laser processing of nonmetallic materials was considered and modeled by Shalupaev et al [19]. They used the finite element method to predict the thermo elastic fields in the heated material.…”
Section: Elk Asia Pacific Journals -Special Issue Isbn: 978-81-930411mentioning
confidence: 99%
“…In 2003, Chwanhuei T et al [18] studied the crack growth mechanism of CO2 laser cutting alumina ceramics, and used finite element method to simulate and calculate the thermal stress in the process of thermal crack cutting, and the change of thermal stress distribution in the process of thermal crack cutting could explain the crack growth process. In 2006, Shalupaev S et al [19] proposed to adopt two laser beams of different wavelengths to thermal crack cutting brittle nonmetallic materials. Through experimental research, it was concluded that the double beam could effectively control the crack propagation track and improve the cutting quality.…”
Section: Introductionmentioning
confidence: 99%