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激光切割机的黑科技应用:玻璃激光切割工艺

来源:www.laser08.com 时间:2022-07-19 点击:932
玻璃是一种非金属无定形无机材料,通常由各种无机矿物为主要原料,加入少量辅助原料。玻璃材料广泛应用于建筑、汽车、电子等领域,具有形状灵活、抗冲击性好、成本可控等诸多优点。
尽管玻璃材料是一种精密材料,具有许多优点,但可能会出现裂纹和边缘粗糙等加工问题。此外,不同的厚度和不同的应用(如光伏玻璃)有不同的加工要求,因此提高玻璃切割质量已成为行业的共同挑战。随着激光技术的发展,激光切割机也广泛应用于玻璃加工。
传统玻璃杯
切割是玻璃制造和深加工的重要基础工艺。传统的玻璃切割工艺主要包括刀切割和CNC磨削。用切割片切割玻璃,切屑大,边缘不平整,加工质量和精度难以保证,后期维护繁琐,增加成本。与切割轮相比,CNC的精度有所提高,但速度难以保证。
激光切割
玻璃的导热性很差,对红外线的吸收率非常低,最多允许通过 93%。一般情况下,用波长为1070nm的激光切割机对玻璃进行成型加工几乎是不可能的,红外激光切割机需要的峰值功率高达100kW。超快皮秒激光器用于玻璃切割由来已久,但由于设备成本极其昂贵,目前主要应用于3C、显示器等领域,推广难度较大。大范围上。
去测试:
使用 F-80-GT-10-N3 激光器对各种玻璃材料进行穿透测试。对家用B.光面平板玻璃、太阳能玻璃、单面磨砂玻璃、镜面玻璃、有色玻璃和铸造玻璃容器等半透明玻璃进行圆形和非圆形孔滑动测试。结果表明,F-80-GT-10-N3可用于在各种玻璃材料上钻孔,并且可以灵活改变切口的形状。切割后孔内壁干净,基本无灰尘,对玻璃的损伤小,瓷砖边缘只能到200um。有效的。
去测试:
使用F-80-GT-10-N3在不同厚度的普通玻璃上开孔,对不同尺寸开孔的时间进行排序比较。与机械穿孔相比,激光切割具有显着优势。
在激光切割技术出现之前,切槽也用于钣金加工工艺,例如火焰切割和等离子切割。然而,传统的火焰切割产生的切口较深,在复杂坡口的情况下,对操作人员的能力和工作条件进行了考验,无法保证焊缝的均匀性。等离子切割范围大,尺寸精度差,切割过程中存在电弧辐射、烟雾和噪音等风险。
上述两种切削工艺都是大热源的加工工艺。板材在热处理过程中会发生热变形,必须在处理完成后进行恢复过程。与传统倒角相比,激光是一种新的加工方法,热变形更小,切割质量更好,尺寸精度更高,稳定性更好。
开发能够切割厚板金属的平斜面激光切割机,切割头尤为重要,必须解决以下问题:首先,切割头必须能够承受大功率或非常高的功率,即大约一轻松快速地切割厚板。目标是满足激光行业的市场发展要求;其次,从传统的垂直X、Y、Z切割切换到目前的A、B、X、Y、Z组合切割,更好地控制机械切割参数,保证切割质量。 .
在工具应用领域,激光粉末床熔化 (LPBF) 开辟了新的可能性,例如: B. 可在切削或成型工具中实施的内部冷却通道。例如,由于更有效的冷却,更高的切割速度是可能的,这是传统制造渠道无法实现的。然而,用于制造切削工具的合金通常含有大量碳,由于其高开裂倾向,使得它们的 LPBF 难以加工。本文使用一种基于使用基本物理/经验指标的方法来绘制六种新型高合金工具钢的可加工性。为了验证,开发了具有可变能量密度、一次和两次通过以及不同焦点的大规模实验方案。结果显示非常密集但有裂纹的区域。特别是,LPBF 可加工性随着碳含量的增加而降低,这表明化学而不是工艺参数在确定 LPBF 适用性中起关键作用。以冷却速度、800℃至500℃的冷却时间、当量碳含量、凝固范围、马氏体初始温度和表观能量密度作为快速分级的指标。的可操作性。研究表明,这些指标的组合使用可以更好地解释碳素工具钢的开裂。在筛选级别,这种方法基于额外使用物理/经验工具,可以显着减少开发新成分的实验工作,尤其是在使用高碳工具钢等脆性合金时。
激光粉末焊接工艺 (LPBF) 的逐层应用允许您切割和塑造具有传统制造方法无法实现的新的复杂几何形状的工具。近年来,使用 LPBF 工艺的刀具制造变得越来越有趣,因为该工艺允许构建具有内部冷却通道的准晶格形刀具,以提高热管理和生产率,同时具有更高的切削速度和简单的质量。该设计改进了切割时的振动控制。处理。 2018 年,Fayazfar 等人。确立了一些铁合金的LPBF切削加工性。然而,科学文献中很少有著作致力于通过 LBPF 方法对工具钢进行切削加工。
据 Sandra 等人称,2016 年高韧性工具钢和低韧性工具钢都容易出现开裂,这使得工艺难度很大。 LPBF 工艺典型的短反应时间和高冷却速率导致大的温度梯度,从而产生具有高强度和残余应力的精细结构。此外,Saewe 等人,2019 年指出,由此产生的温度梯度主要导致晶粒沿生产方向生长,这可能导致脆性和开裂。此外,高碳含量和高冷却速度的结合导致了非常精细和易碎的马氏体结构。
大多数科学出版物侧重于了解典型缺陷、微观结构分析和开发、预热和其他非常规策略,以减少缺陷并生产完全封闭的零件。最著名的研究材料是 M2 HSS、AISI H13 HSS、AISI M50、HS 65-83、FeCrMoVC 和 FeCrMoVWC。
可见,对 LPBF 高速钢(HSS)可切削性的研究是有限的。 Bulls 和 Hambeck 公布了 2014 年制造的具有明显裂纹、分层和翘曲的零件。 Liu 等人在 2011 年认为,上述缺陷是由加工的高热应力和合金的高碳含量引起的。 Saewe 等人。 2020 年,他们研究了钢的高碳开裂和快速凝固,同时研究了 AISI M50 和 H65-83 钢中低周疲劳的可能性。为了防止这些不想要的缺陷,尤其是裂纹,衬底被预热。公牛,汉贝克和刘等人。报告称将基材预热至 473 K 的温度足以获得无裂纹的高速钢零件。此外,Saewe 等人在 2020 年发现 STND HS65-83 和 AISI M50 样品中没有裂缝,基板预热至 773 K。这证实了基板预热在降低房间温度梯度方面的积极作用。
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