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低压射流辅助激光加工硅材料的试验研究,1,目录,研究的意义及目标,实验内容,研究总体思路,研究需要注意的问题,设备示意图,第一章,第二章,第三章,第四章,第五章,2,第一章研究的意义及目的,太阳能电池,硅材料,Textinhere,Tile,集成电路板,航空电池板,3,近几年光伏产业发展趋势,最近10年，整个世界的光伏产业以平均每年30%的速度递增,中国2004-2009年的年均增长率达到了100%,2011年中国光伏产业链中，多晶硅企业70多家，硅片企业60多家，光伏电池组件企业700多家。行业年产值超过3000多亿元，进出口总额220亿美元，就业人数达30万人,4,硅材料的加工所需切削力很大，剪切变形很小。传统机械加工方法对此类材料加工效率很低。激光加工方法是一种很好的加工此类材料的方法。,激光打孔,激光刻槽,激光切割,5,激光加工硅材料过程中容易出现的问题,裂纹,重凝层,激光光斑照射范围内的材料经过熔化、气化过程,是一种热去除加工方法，由于加工范围很小，极易在加工处形成热应力集中区，在材料周围产生热应力梯度。从而导致材料产生裂纹、崩裂问题，同时熔化后的熔渣产生重凝层也是激光加工硅材料的一大缺陷,6,研究目标,考虑到硅材料加工自有的特点，以及激光加工与化学加工各自的特点，我们所设计的课题提出了低压态化学腐蚀液辅助激光加工概念。设计出一套新颖的加工设备以实现在降低硅材料加工成本的同时，提高其加工质量的目的。通过设计出的加工设备来对硅材料进行切槽加工，观察加工表面的质量，计量其加工效率及加工成本，来验证该方法的重要价值。,7,第二章实验内容,1、提出低压态化学腐蚀液辅助激光加工概念,激光加工,化学腐蚀,射流压力,8,4、利用正交实验法，以激光脉冲能量、重复频率、脉冲宽度和扫描速度等为因素,研究在单激光加工条件下，得到最好实验效果时激光的各项参数。,3、试验不同的腐蚀液(KOH溶液、HCl溶液等)对硅材料蚀除量和表面质量的影响规律，找出加工效率和表面质量最高的腐蚀液,2、设计研制出一个能随时调节介质喷射压力和腐蚀液可循环使用的半密封装置，采用一定的控制装置确保激光和液体射流束对材料进行同步加工。,实验内容,9,5、在激光各项参数已知条件下，以介质流的喷射角度、喷射压力、溶液浓度等参数来研究复合加工对工件粗糙度、尺寸精度、形状精度及加工区域边缘质量的影响。,6、利用扫描电镜对试样加工表面进行微观形貌观察,并进行成分能谱分析。通过其表面微观形貌和成分能谱曲线,分析复合加工的加工机理。,10,第三章研究总体思路,激光为主要加工工具，对硅材料进行去除加工，对于引入的低压射流化学溶液，其主要作用是对激光加工中产生的熔凝层进行带有一定指向性的腐蚀去除，同时降低加工处的温度梯度，减少裂纹,利用正交分析法对激光的能量、脉宽、频率、加工速度等因素进行优化选择，以材料去除率为标准并结合表面质量状况，选择理想的几套激光参数方案，同时记录相关参数的实验结果,选择先前优化后的激光参数，引入低压化学腐蚀液，同样利用正交实验法，以溶液的浓度、温度、介质流的喷射速度等为参考因素，对硅材料进行切槽加工，选择加工质量合适的实验结果,两套实验结果进行分析，得出相关结论,11,12,第四章研究需要注意的问题,1、介质射流会腐蚀工作台及精密实验仪器，所以必须对整个实验装置采取一定的安全措施。解决办法：利用透光聚酯防腐板材制作腐蚀液的盛装容器，研制防腐蚀液喷溅装置，确保加工安全，同时能够保证化学腐蚀液可循环使用,2、射流束对工件进行加工时，腐蚀液与工件发生化学反应，其回流到槽体的溶液浓度可能因此有所降低。解