產(chǎn)品介紹產(chǎn)品實(shí)拍
 
常**的曲線圖案。事實(shí)上，我們所做的實(shí)驗(yàn)也證明了無(wú)論直線或是曲線，激光切
割都能連續(xù)地、**地完成設(shè)定圖案，重復(fù)性可達(dá)
+50
μ
m
。所以激光可以進(jìn)行曲
線和三維圖形的**切割?；涖懠す庑袠I(yè)應(yīng)用解決方案應(yīng)用
 
 
長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，激光引致的分離技術(shù)將在許多玻璃的切割應(yīng)用取代機(jī)械法。近期，
激光切割已在下述的三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域顯示強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，它們是：
CRTS
，平板顯
示，以及汽車(chē)的風(fēng)擋玻璃等的切割等。
 
 
 
有些應(yīng)用需要對(duì)玻璃進(jìn)行特殊的后續(xù)處理，比如，某些*玻璃元件須經(jīng)溫度
硬化處理，以及多數(shù)帶硅鍍層的平板顯示器元件**經(jīng)過(guò)溫度退火等。激光引致分
離法也配合這些特殊的后處理，我們用激光法切割了
100
個(gè)
4mm
厚的玻璃片，在
特殊熱處理過(guò)程，沒(méi)有一片被破壞。
 
 
陶瓷激光切割技術(shù)的研究現(xiàn)狀與思考
 
  2010-3-17 14:50:00 
來(lái)源：萬(wàn)方數(shù)據(jù)
 
閱讀：
 
92
次
  
 
我要收藏
 
 
介紹了硬脆性陶瓷激光切割技術(shù)研究的若干新進(jìn)展，
著重從工藝角度系統(tǒng)地分析總
結(jié)了激光加工陶瓷減少熱損傷的
4
大類(lèi)型：傳統(tǒng)工藝的優(yōu)化參數(shù)法、多道切割法、
應(yīng)力引導(dǎo)控制裂紋切割法以及輔助切割法。結(jié)合實(shí)際研究經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)陶瓷不同薄厚
類(lèi)型及三維切割需求，提出了目前該技術(shù)所需解決的主要問(wèn)題及相關(guān)思考。
 
1
引言
 
   
廣義上玻璃、
搪瓷、
琺瑯、
釉、
水泥、
單晶或其他無(wú)機(jī)化合物都屬于陶瓷的范疇。
陶瓷因具有**損、耐腐蝕、耐高溫、高絕緣、無(wú)磁性、比重小、自潤(rùn)滑及熱膨脹
系數(shù)小等的*特優(yōu)點(diǎn)，除了在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要作用，正越來(lái)越多
地作為電子器件、滑動(dòng)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)制件、能源構(gòu)件等應(yīng)用材料，在機(jī)械、化工、
電子以及航空航天等一些尖端科技領(lǐng)域中顯示出**的應(yīng)用需求和優(yōu)勢(shì)潛力。
但其
硬度高、脆性大、抗熱震性與重現(xiàn)性差等致命弱點(diǎn)嚴(yán)重阻礙了該類(lèi)材料工程化的推
廣應(yīng)用。目前通過(guò)組分復(fù)合
(
如陶瓷基復(fù)合材料
)
和成型工藝可以在一定程度上提高
陶瓷的可加工性和達(dá)到部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，
但還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際陶瓷零構(gòu)件的使
用需求，多數(shù)情況下仍需要進(jìn)行修整加工，以提高陶瓷零構(gòu)件的形狀和尺寸精度，
滿足機(jī)械結(jié)構(gòu)相互靈活配合的目的。其中，切割即是陶瓷零構(gòu)件加工中一個(gè)必不可
少的基本手段。激光切割技術(shù)因其具有非接觸性、柔性化、效率高及易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化
控制等特點(diǎn)，一直以來(lái)頗受青睞，人們寄希望于這種高能束加工方法可以象對(duì)待金
屬材料的切割一樣，很好地完成陶瓷的無(wú)損切割。
 
2
陶瓷激光切割技術(shù)特點(diǎn)及現(xiàn)行主要方法
 
   
以激光作為加工能源，
在硬脆性陶瓷加工方面的發(fā)展?jié)摿σ岩?jiàn)端倪：
它可以實(shí)現(xiàn)
無(wú)接觸式加工，減少了因接觸應(yīng)力對(duì)陶瓷帶來(lái)的損傷；陶瓷對(duì)激光具有較高的吸收
率
(
氧化物陶瓷對(duì)
10.6μm
波長(zhǎng)激光的較高吸收率可達(dá)
80
％以上
)
，聚焦的高能激光
束作用于陶瓷局部區(qū)域的能量可**過(guò)
108J/cm
2
，瞬間就可使材料熔化蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)高
效率加工；由于聚焦光斑小，產(chǎn)生的熱影響區(qū)小，可以達(dá)到精密加工的要求；激光
的低電磁干擾以及易于導(dǎo)向聚焦的特點(diǎn)，方便實(shí)現(xiàn)三維及異形面的特殊加工要求。
激光器的種類(lèi)很多，以激光光束質(zhì)量、材料對(duì)熱源的高吸收效率以及適應(yīng)產(chǎn)業(yè)化發(fā)
展需求的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，
CO
2
激光熱加工仍為陶瓷切割的主要手段。激光切割的難易
程度由材料的熱物理性質(zhì)決定，由于陶瓷是由共價(jià)鍵、離子鍵或兩者混合化學(xué)鍵結(jié)
合的物質(zhì)。晶體間化學(xué)鍵方向性強(qiáng)，因而具有高硬度和高脆性的本征特性。相對(duì)于
金屬材料，即使是高精密陶瓷，其顯微結(jié)構(gòu)均勻度亦較差，嚴(yán)重降低了材料的抗熱
震性，常溫下對(duì)剪切應(yīng)力的變形阻力很大，較易形成裂紋、崩豁甚至于材料碎裂。
因此，
高效無(wú)損傷激光切割陶瓷類(lèi)高硬脆無(wú)機(jī)非金屬材料一直是一個(gè)誘人的且亟待
解決的問(wèn)題?？偨Y(jié)近
20
年來(lái)激光加工陶瓷技術(shù)的研究發(fā)現(xiàn)，陶瓷的激光切割技術(shù)
主要包括傳統(tǒng)工藝的優(yōu)化參數(shù)法、多道切割法、應(yīng)力引導(dǎo)控制裂紋切割法以及輔助
切割法四大類(lèi)。
 
2.1
傳統(tǒng)工藝的優(yōu)化參數(shù)法
 
   
該類(lèi)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，
連續(xù)激光切割方式一般更適用于其中的薄片狀玻
璃切割。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(lèi)方法有效減少激光輸入對(duì)材料產(chǎn)生的過(guò)熱影響，
抑制裂紋產(chǎn)生的
基本工藝規(guī)律。
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：
P
≥
1.7810
11
t
2.41
v
，指出對(duì)于一定厚度
t
的材料，存在一個(gè)較
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
(
包括夾具
)
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**音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**音速氣流的氣壓大，作用在被加工材料上會(huì)產(chǎn)生類(lèi)似于刀具加工
的接觸應(yīng)力。通過(guò)對(duì)**音速?lài)娮斓?*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。使用圖
1
所示
F.Quintero
等提出非同軸送氣方
式在激光切割厚氧化物陶瓷中，
會(huì)由于比同軸送氣更高的氣體利用率而產(chǎn)生更好的
冷卻效果，切縫斷面無(wú)裂紋，底部無(wú)掛渣
(
圖
2
所示
)
。采用真宅吸盤(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。

3
陶瓷激光切割技術(shù)所面臨的問(wèn)題與思考
 
   
硬脆性陶瓷類(lèi)非金屬材料激光切割技術(shù)的研究**停步，
但目前還沒(méi)有一項(xiàng)能夠
真正滿足大批量企業(yè)化生產(chǎn)的高效率激光加工方法。
新型產(chǎn)業(yè)對(duì)陶瓷需求的日益增
長(zhǎng)，更是敦促**的陶瓷可加工技術(shù)大步發(fā)展的良好契機(jī)，機(jī)遇與挑戰(zhàn)同在。
 
   
從加工工藝而言，
陶瓷加工的第一步**確定合理的激光輸出方式。
激光激勵(lì)的
基本方式有兩種：連續(xù)輸出和脈沖輸出。兩種輸出方式針對(duì)不同類(lèi)型的陶瓷各有發(fā)
揮所長(zhǎng)之處，需要綜合考慮切割質(zhì)量和切割速度。通常連續(xù)輸出適用于玻璃、有機(jī)
玻璃等非晶態(tài)非金屬材料。
脈沖輸出方式則多適用于陶瓷等多晶或單晶材料。
此外，
厚度、
密度等無(wú)疑也是需要考慮的重要影響因素。
無(wú)損切割是陶瓷加工的首要目標(biāo)，
針對(duì)材料的不同特征，側(cè)**各有不同。按照陶瓷構(gòu)件及陶瓷器件的發(fā)展趨勢(shì)，陶
瓷激光加工所面臨的問(wèn)題與思考略述如下。
nextpage
3.1
薄型陶瓷的激光精密切割
 
   
應(yīng)用于微電子、生物等領(lǐng)域的陶瓷類(lèi)無(wú)機(jī)非金屬材料的厚度一般在
1mm
左右。
該類(lèi)材料多稱(chēng)為精細(xì)陶瓷，高密度高質(zhì)量，幾無(wú)燒結(jié)缺陷。采用激光對(duì)該類(lèi)材料的
加工，通過(guò)調(diào)整激光工藝參數(shù)，**降低激光輸出占空比，以在**材料切斷的前
提下盡量降低激光輸出的平均功率。同時(shí)提高激光切割速率
(
對(duì)于非晶態(tài)的玻璃材
料，
甚至可以采用連續(xù)激光切割方式
)
，
并使用較大氣壓值的輔助氣體進(jìn)行吹除，
可
以達(dá)到切口整潔無(wú)裂紋的無(wú)損切割。要解決的關(guān)鍵問(wèn)題是如何**切割的精細(xì)度，
包括加工定位精度、切縫的精密度等。如圖
5
所示片狀微電子線路基板上的引腳制
孔，切割定位精度需要達(dá)到幾十微米。
 
 
圖
5
微電子線路基板引腳的激光切割制孔
 
   
金屬材料激光加工中，
往往可以通過(guò)采用電容式傳感器的高度調(diào)節(jié)系統(tǒng)來(lái)**切
割頭與工件的距。離嚴(yán)格一致。但絕大多數(shù)陶瓷類(lèi)非金屬材料具有高的電絕緣性，
激光頭所帶高度調(diào)節(jié)不起作用。因此，現(xiàn)行激光加工系統(tǒng)在應(yīng)用于陶瓷類(lèi)材料加工
時(shí)，大多需要改進(jìn)、設(shè)計(jì)新的定位裝置或反饋系統(tǒng)。新開(kāi)發(fā)的
“
激光精細(xì)加工非同
軸顯微定位
”
裝置*改變激光加工系統(tǒng)原有結(jié)構(gòu)，直接裝配于激光頭，裝卸靈活，
定位精度可達(dá)加工機(jī)床精度，應(yīng)用于
1mm
高硼硅玻璃微流控封裝器件的加工取得
了良好效果，其無(wú)損切割制孔陣列，單孔**定位精度約
     
裂紋是厚型陶瓷類(lèi)材料激光切割所需解決的較大問(wèn)題。
熱量注入導(dǎo)熱性差的厚板
材料中，會(huì)產(chǎn)生很大的熱應(yīng)力積累，在應(yīng)力特別是非平衡分布應(yīng)力的作用下，較易
導(dǎo)致裂紋產(chǎn)生。需要說(shuō)明的是，這里的
“
厚型
”
有一定的數(shù)值范圍：應(yīng)用于機(jī)械工程
領(lǐng)域?qū)嵱贸尚翁沾深?lèi)非金屬零構(gòu)件的材料厚度一般均**過(guò)
1mm
，
多為幾毫米乃至十
幾毫米，
厚度**過(guò)
20mm
以上的陶瓷類(lèi)材料，
特別是具有高密度低缺陷的該類(lèi)材料，
從現(xiàn)行燒結(jié)制備工藝來(lái)說(shuō)也是難度較大。厚型陶瓷類(lèi)材料的制備，往往會(huì)伴隨密度
的下降，而密度的下降將會(huì)明顯降低激光切割的難度。因此針對(duì)實(shí)際應(yīng)用意義，該
領(lǐng)域激光加工技術(shù)的研究**可放在厚度
20mm
以下的陶瓷無(wú)損切割。
厚型陶瓷類(lèi)
材料的加工往往對(duì)切縫精密度的要求不高。
但其加工損傷將隨陶瓷厚度的增加而愈
發(fā)嚴(yán)重，其無(wú)損切割難度已成為制約激光切割陶瓷技術(shù)發(fā)展的瓶頸。該類(lèi)材料的切
口斷面往往有一層熔凝層，經(jīng)顯微分析，重凝層的厚度僅在
20mm
左右，而斷面裂
紋則分布于熔凝層上。陶瓷的硬脆特性使得這一熔凝層結(jié)構(gòu)疏松且較易脫落，其上
裂紋并不滲入基體材料，對(duì)基體材料沒(méi)有不良影響。如圖
7(a)
所示左半部分是重凝
層區(qū)域，右側(cè)上方白色箭頭所示為重凝層脫落后的基體材料。因此相比薄型材料，
該類(lèi)硬脆性厚型陶瓷激光切割研究的**應(yīng)放在垂直于切縫的工件表面裂紋的產(chǎn)
 
   
按照熱傳導(dǎo)基本原理對(duì)硬脆性陶瓷激光切割中的熱效應(yīng)行為進(jìn)行了分析。
發(fā)現(xiàn)現(xiàn)
行
“
脈沖激光連續(xù)走刀
”
方式在
產(chǎn)品用途 : 定位 ;
型號(hào) : vs-vision ;
** : rvsto ;
加工定制 : 是 ;

德國(guó)RVSTO公司是一家擁有歐洲較**圖像處理技術(shù)的視覺(jué)系統(tǒng)集成商。 自1989創(chuàng)建以來(lái)，德國(guó)RVSTO運(yùn)用其特有的**的圖像處理技術(shù)，不只是對(duì)物體的形狀、顏色進(jìn)行辨別，較能夠?qū)⑦@些信息進(jìn)行處理、并進(jìn)行加工、分析等一連串的研究工作。為**客戶(hù)研發(fā)和生產(chǎn)**視覺(jué)對(duì)位方案、高**性的自動(dòng)化檢測(cè)設(shè)備、提供配套的工業(yè)相機(jī)、工業(yè)鏡頭、視覺(jué)光源及**圖像處理軟件等標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品。同時(shí)，為客戶(hù)提供項(xiàng)目評(píng)估、方案設(shè)計(jì)、安裝調(diào)試、技術(shù)咨詢(xún)及培訓(xùn)等一體化的**服務(wù)。 德國(guó)RVSTO機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)集成研發(fā)商服務(wù)領(lǐng)域**械電子、科學(xué)研究、醫(yī)療、航天、現(xiàn)代物流等并且已經(jīng)把業(yè)務(wù)擴(kuò)展到了中國(guó)、韓國(guó)、閩臺(tái)等地，作為亞洲的技術(shù)制造廠家**著世界。接近人類(lèi)的判斷能力。操作簡(jiǎn)單，任何人皆可輕松上手我們的系統(tǒng)接近人類(lèi)的思維和判斷，只需點(diǎn)擊即可進(jìn)行高**度的幾何測(cè)量；復(fù)雜的連接器檢測(cè)，只需按照步驟操作便可完成；較新算法可支持穩(wěn)定檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)與檢測(cè)對(duì)象和裝置相符的較佳圖像合成；只需選擇即可開(kāi)始較適合的運(yùn)用；將**的調(diào)整方法進(jìn)行功能化處理；只需從工具中選擇想要進(jìn)行的檢測(cè)；牢不可破的*性，有效保護(hù)客戶(hù)利益；系統(tǒng)支持多種通訊方式。 我們除了世界*水平的產(chǎn)品之外，RVSTO還提供*的服務(wù)，從而進(jìn)一步為客戶(hù)提供幫助。接受過(guò)技術(shù)培訓(xùn)的**人員不僅能解決難以處理的實(shí)際應(yīng)用問(wèn)題，還能回答與我們的產(chǎn)品有關(guān)的技術(shù)疑問(wèn)。此外，我們還提供**裝運(yùn)服務(wù)，從而客戶(hù)得以盡快改善他們的工作流程。 RVSTO專(zhuān)注于通過(guò)將****群的技術(shù)與**的技術(shù)支持相結(jié)合來(lái)為客戶(hù)提供附加值。 
**名稱(chēng) : rvsto