Особенности технологии лазерной обработки слоистых материалов

Научная библиотека Комментариев к записи Особенности технологии лазерной обработки слоистых материалов нет

Котляров В. П. // Электронная обработка материалов, 2013, 49(2), 63–72. УДК 621.375.826:621

Рассмотрены проблемы качества лазерной обработки изделий из слоистых материалов натурального и искусственного происхождения (слюда, термопласты, реактопласты, фольгированные листы и композиционные материалы). К основным недостаткам операций лазерной обработки (контурного вырезания и прошивки отверстий) относятся расслоение материала у обработанных кромок изделий, его оплавление и деструкция. Причины их возникновения связаны с не оптимальными условиями облучения и режимами обработки, выбранным механизмом разрушения материала заготовки в применяемых схемах технологических операций. Теоретические и экспериментальные исследования процесса обработки разнообразных слоистых материалов позволили сформулировать и реализовать принципы их качественной обработки. Приведены режимы и результаты размерной обработки изделий из слюды, фольгированного стеклотекстолита и гибридного композиционного материала.

ВВЕДЕНИЕ
В настоящее время в различных отраслях науки и техники, в частности в радиоэлектронике, в полиграфии, широко применяются слоистые материалы (природные и искусственные) для изготовления элементов конструкций, в том числе печатных форм, а также в качестве диэлектрических, изоляционных и материалов с гибридными свойствами. Их перечень постоянно расширяется, так как они упрощают и облегчают конструкцию изделия, удешевляют изготовление и повышают его эксплуатационные характеристики и долговечность.

Основной причиной брака является расслоение слюды у кромок реза (краев изделия) из-за возникающих при разрезании тангенциальных напряжений между слоями заготовки, а это приводит к существенному утолщению изделия (в десятки раз), что недопустимо в радиотехнических устройствах, или к потере прозрачности вырезанных окон вдоль их периметра. [1].
При контурном вырезании изделий пучком лазерного излучения несколько сокращается протяженность дефектной зоны, однако последняя не устраняется полностью при традиционных схемах вырезания даже в результате оптимизации режима облучения. Подобные сложности
встречаются при лазерной обработке других природных слоистых материалов с подобной формой непрочной связи между слоями – диффузией и хрупкостью их материала.

В технологии контурной лазерной резки применяют один из двух механизмов разрушения материала в зоне облучения: испарение с самоудалением продуктов разрушения повышенным давлением паровой фракции и плавление с удалением продуктов разрушения дополнительным технологическим инструментом – струей газа, подаваемой в зону облучения соосно с лазерным лучом или под углом. Последний механизм, используемый при сквозном разрезании заготовки, эффективен и характеризуется умеренным расходом энергии, так как удельная энергия плавления существенно ниже энтальпии кипения. Причем медленный темп нагревания материала вызывает растекание тепла за пределы зоны облучения, что отрицательно сказывается на характеристиках реза – ширине и ее стабильности, его поперечной форме. Поэтому такой механизм разрушения обычно применяется в заготовительных операциях, например для вырезки изделий из листовой заготовки. Однако в последнее время механизм “плавление-вымывание” получил неожиданное развитие в операциях прошивки сверхглубоких отверстий (l/d > 20) [3], что основано на возможности обеспечения на дне обрабатываемого отверстия уровня интенсивности излучения, достаточной для плавления материала [4].

Как видно из результатов экспериментальных исследований, не все проблемные технологические операции лазерной обработки слоистых материалов можно усовершенствовать оптимизацией режима обработки. Это объясняется тем, что применяемые схемы операций предназначены для лазерной обработки (резки, прошивки отверстий, прорезания пазов) изотропных материалов, тогда как слоистые структуры создают определенные технологические трудности, связанные со слабой межслойной связью и анизотропностью теплофизических свойств материала вдоль и поперек слоев. В этих условиях представляется недопустимым формирование объемных тепловых источников, разрушающих материал взрывообразно при больших уровнях давления в зоне обработки, что способствует его расслоению.

Полное содержание статьи: http://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-tehnologii-lazernoy-obrabotki-sloistyh-materialov

Рекомендуем для Вас

Leave a comment

You must be logged in to post a comment.


© Интернет журнал "ЛАЗЕРНЫЙ МИР", 2019
Напишите нам:
laser.w@yandex.ru

Back to Top