【《夹层玻璃材料切割研究现状文献综述》1900字】

夹层玻璃材料切割研究现状文献综述因为夹层玻璃的主体为玻璃材料，因此可以按一般脆性材料的特性来选择激光切割方法。传统的机械切割相较于激光切割有明显劣势，如面型精度不够，需要后续加工，工序复杂，故需要对断面进行后续处理等。而激光切割技术相较于传统机械切割优势明显，具有高效，切割精度高，不与材料直接接触等特点，广泛地应用于金属材料和非金属脆性材料的切割，在切割应用中成为替代传统的机械切割技术的不二选择。依据原理上的不同，现有应用于脆性材料激光切割技术可分为以下几种:激光熔融法，激光热裂法，超快激光脉冲切割方法等，各方法特点，优缺点对比如下所示。（1）激光熔融法激光熔融法的原理是将激光利用对材料的穿透性，将能量聚焦在材料内部，使激光焦点位置受热温度升高，材料变为液态或气态，与其余固态材料分离。再利用辅助气体气流吹走切割废料。进而达到分离的目的，如REF_Ref11987\h图1-2所示。图1-SEQ图1-\*ARABIC2激光熔融法切割玻璃示意图激光熔融法的显著优点是其泛用性，不仅可以应用于厚度较高的材料，而且其切割曲线也可以为任意曲线。然而，所需激光功率大，切割面温度更高，无法保证面型精度。并且由残余温度引起的热拉力也会影响表面粗糙度，需要后续加工，才能达到使用要求。因为脆性材料在高温条件下熔化或气化导致切割表面面型发生改变，仍需后续加工处理，切割效率精度不够。因此，该技术的使用范围十分受限。（2）激光热裂法激光热裂切割技术的基本原理如REF_Ref12150\h图1-3所示，当材料内部焦点处受到激光能量的激发作用，受热发生热膨胀作用，由于受热不均匀，能量主要集中在一点，形成内部不均匀的温度场。温度场的不均匀性导致材料内部产生热应力，当热应力达到临界值时则会发生材料断裂，完成分离。图1-SEQ图1-\*ARABIC3激光热裂法切割脆性材料示意图激光热裂解法具有快速、高效、无伤的优点，且所需激光功率较低。无材料损耗;理论上可切割任何形状REF_Ref24451\r\h[4]。因此，此方法为切割脆性材料的常规方法。此方法依据某些透明脆性材料对某特定波长激光吸收率的特异性，使待分离材料以体吸收的方式接收激光能量。在被切割材料的表面或内部形成适当的不均匀温度场，引起热应力。当材料内部力超过脆性材料的拉应力阈值时，材料表面或内部会发生断裂，并沿激光运动方向扩展，使脆性材料分离REF_Ref24827\r\h[5]。（3）超快激光脉冲切割方法REF_Ref25914\r\h[6]超快激光脉冲切割法的基本原理与激光热裂法相似，只是激光的功率类型与激光热裂法不同。激光热裂法只需普通高功率的激光器作为光源，而超快激光脉冲法的激光光源十分特殊，利用低数值孔径聚焦物镜的超短脉冲激光。使裂纹沿厚度方向的扩展得到了很好的控制。然而，这种方法有很大的局限性。激光能量一般在材料表面聚集，对于厚材料，无法形成热应力诱导材料分离。这使激光热裂纹切割技术的切割厚度的上限减少。如果切削速度增加，容易导致材料沿厚度方向裂纹扩展失控。超高速激光器的功率往往很低，超高速激光器的扫描必须多次进行才能完成更高标准的切割，导致切割效率低。因此，该方法的使用范围仅限于厚度小于1mm的薄脆性材料，不能应用于材料厚度较大的场合。同时，多次扫描会导致被切割和分离表面质量较差REF_Ref27044\r\h[7]，需要进行后续处理。此外，超快激光器由于成本过高，不适合大规模的工业应用。目前激光切割分离夹层玻璃的技术大多存在同一个难点，夹层玻璃中的高分子PVB层，在切割时胶层会吸收部分激光能量导致后续能量分布发生变化。并且中间层在温度过高时容易燃烧，而在其熔化或燃烧后状态发生改变，形成的残余物会阻碍激光在中间层的传播，使其后续面无法形成有效的切割。同时，夹层玻璃不同于普通玻璃，至少三片式的夹层式结构的总厚度远远厚于普通切割的玻璃材料。无论夹层玻璃对激光能量的吸收模式是面吸收还是体吸收，都可能导致材料对激光能量吸收不均匀，最终导致材料整体性损坏，无法继续完成切割。因此，为改进上述激光切割的缺陷，提出一种适用性广，易于操作的应用于夹层玻璃切割的高效方法十分具有现实意义及工业价值。参考文献XihongZhang,HongHao,GuoweiMa.Parametricstudyoflaminatedglasswindowresponsetoblastloads[J].EngineeringStructures,2013,56.MehmetZülfüAşık,SelimTezcan.Amathematicalmodelforthebehavioroflaminatedglassbeams[J].ComputersandStructures,2005,83(21).刘朋.多焦点激光分离脆性透射材料机理及关键技术研究[D].华中科技大学,2019.庄鸿武.皮秒激光多焦点隐形切割脆性材料研究[D].江苏大学,2017.孙传松,程相孟,代祥俊,王延遐,周继磊.激光热应力控制断裂切割技术的研究进展[J].材料热处理学报,2019,40(01):9-22.Wu-JungTsai,Chun-JenGu,Chung-WeiCheng,Ji-BinHorng.InternalmodificationforcuttingtransparentglassusingfemtosecondBesselbeams[J].OpticalEngineering,2014,53(5).燕天阳,季凌飞,LiLin,Amina,王文豪,林真源,杨强.采用化学腐蚀辅助皮秒激光成丝技术获得蓝宝石亚微米级精细切面的研究[J].中国激光,2017,44(10):65-72.PowellJ.,TanW.K.,MaclennanP.,etal.Lasercuttingstainlesssteelwithdualfocuslenses.JournalofLaserApplications,2000,12(6):224-231B.Tan*,K.Venkatakrishnan.Dual-focuslasermicro-machining[J].JournalofModernOptics,2005,52(17).DengL,DuanJ,ZengX.etal.AstudyonduallaserbeamseparationtechnologyofKDPcrystal.[J]InternationalJournalofMachineToolsandManufacture，2013，72:1－10．DengL,LiuP,DuanJ，etal．Asimulationstudyofduallaserbeamseparationte