一種水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】：
[0001] 本發(fā)明涉及激光的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是一種水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷的方法。
【背景技術(shù)】：
[0002] 水射流激光復(fù)合切割技術(shù)是在傳統(tǒng)激光加工基礎(chǔ)上引入低壓射流，低壓水射流與 激光束同時到達工件，沖蝕區(qū)域稍滯后于激光加工位置。激光誘導(dǎo)目標(biāo)體熔化和蒸發(fā)，水射 流帶走燒蝕的熔渣，同時水射流也起到冷卻加工工件的作用。與傳統(tǒng)激光加工相比，水射流 引導(dǎo)激光加工的加工表面干凈，沒有熔渣堆積，熱影響區(qū)較小。但是，在進行厚板陶瓷激光 切割時還存在切縫太深，難以一次性清除熔渣，重鑄層、裂紋等質(zhì)量問題提升不明顯等。 [0003] 激光多道切割技術(shù)是采用激光重復(fù)多次掃描同一路徑，每道只去除預(yù)定深度的材 料（小于工件厚度），直至工件切穿。其優(yōu)點在于每道切割時輸入能量較低，對激光輸出功 率要求低，熱載荷低于傳統(tǒng)激光切割，熱損傷較少，更適合于厚陶瓷切割。但材料去除率受 輸出功率限制，其切割效率要低于傳統(tǒng)激光單道切割。對于具有熔點的陶瓷（如Al 2O3和 ZrO2)，材料去除方式主要是基于熔融材料噴射。采用多道切割技術(shù)加工該類陶瓷時，熔融 材料重凝可能導(dǎo)致切縫堵塞，進而降低后續(xù)切割質(zhì)量和效率。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0004] 為了解決上述生產(chǎn)技術(shù)中的厚陶瓷切割產(chǎn)生的影響產(chǎn)品加工質(zhì)量的裂紋和重鑄 層現(xiàn)象，以及加工效率過低的缺點，本發(fā)明提供一種水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷的方法， 從而有效的避免在產(chǎn)品表面產(chǎn)生的熔渣堆積和重鑄層現(xiàn)象，同時減少了激光多道切割的走 刀次數(shù)，大大提高了加工表面的質(zhì)量和加工效率。
[0005] 為達到所述目的，在傳統(tǒng)激光多道切割基礎(chǔ)上引入低壓水射流激光復(fù)合切割技 術(shù)，切割工序的全程伴隨著低壓水射流對切割區(qū)域進行沖刷，為控制熔渣排除方向，提高熔 渣排除率，設(shè)置水射流沖蝕角度為10°~35°。切割時，首先采用一定的激光能量El在材 料上進行第一刀切割，獲得一個〇. 3d~0. 6d (d為陶瓷板厚度）深的切槽，此切槽主要起排 肩作用。然后保持水射流等其他參數(shù)不變，提高激光能量并在原切割軌跡上進行二次切割， 此次切割為切斷切割。兩次走刀后切割邊界相互疊加或相接，即完成陶瓷材料的分離。所 述方法可使多道切割的走刀次數(shù)控制在2刀，不僅提高切割質(zhì)量，而且降低了走刀次數(shù)。
[0006] 本發(fā)明公開一種水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷的方法，通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] SI.低壓水射流后置于激光束1~2mm，并將水射流傾斜，使得激光束和水射流同 時作用于待加工基板，射流壓力小于l〇bar，水流速度為8~22m/s，靶距為350mm ;
[0008] S2.調(diào)節(jié)激光器獲得一定激光能量E1，將聚焦后的激光束與后置水射流沿預(yù)定切 割軌跡進行一次復(fù)合切割，獲得一個深度dl的切槽，激光掃描速度0. 6mm~1.0 mm/s ;
[0009] S3調(diào)節(jié)激光器獲得一定激光能量E2 (E2 > El)，其他工藝參數(shù)不做改變；
[0010] S4沿步驟S2中走刀軌跡進行二次切割，切割邊界相互疊加或相接，完成陶瓷的無 損分離。
[0011] 在整個切割過程中，切割部位吹入0. 1~0. 5Mpa輔助氣體，吹走水汽和凝固的熔 融材料；輔助氣體為壓縮空氣，以氧助熔融切割為主要方式完成厚陶瓷切斷。
[0012] 在本發(fā)明所述的水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷的方法中，所述陶瓷基板厚度不宜 過小，最好為0. 5~15mm ;
[0013] 在本發(fā)明所述的水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷的方法中，所述走刀次數(shù)為2次；
[0014] 在本發(fā)明所述的水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷的方法中，所述方法切割陶瓷時， 切割走刀方式為原軌跡重復(fù)走刀。
[0015] 在本發(fā)明所述的水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷的方法中，為降低切縫錐度，提高 切割質(zhì)量，所述第一刀切割深度為〇. 3d~0. 6d(d為陶瓷板厚度）；
[0016] 在本發(fā)明所述的水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷的方法中，引入水射流來沖蝕熔 渣和冷卻陶瓷基板，為使熔渣以與切割相反方向排除，所述水射流與激光束之間角度為 10。~35° ;
[0017] 本發(fā)明基本原理是：在陶瓷的激光多道切割過程中使用低壓水射流對切割面進行 沖蝕，沖走熔渣并降低熱影響區(qū)；選擇合理的第一刀激光能量可以有效切割預(yù)定深度，并提 高每次切割的沖蝕效率，而且合理的參數(shù)也有助于降低多道切割中常見的邊緣塌陷與切縫 錐度過大等問題。
[0018] 實施本發(fā)明的一種水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷的方法，具有以下有益的效果：
[0019] 1.本發(fā)明方法合理，操作簡便，同時低壓水射流的裝置成本低；
[0020] 2.本發(fā)明與傳統(tǒng)激光多道切割方法相比，引入低壓水射流系統(tǒng)，利用水射流降低 熱影響區(qū)和沖蝕熔渣，可以有效解決厚陶瓷多道切割過程中存在的裂紋和熔渣堵塞切縫問 題，提高了厚陶瓷的切割質(zhì)量；
[0021] 3.本發(fā)明中，先使用一定的激光功率進行第一次走刀，然后提高激光能量切割第 二刀，控制總的走刀次數(shù)為2次。一方面，與傳統(tǒng)激光多道切割相比，切割效率百倍提升，另 一方面降低了邊緣塌陷、切縫錐度等問題，為陶瓷的切割提供了一種新的選擇。
【附圖說明】：
[0022] 圖1為本發(fā)明實施的一種水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷方法的第一刀切割示意 圖；
[0023] 圖2為本發(fā)明實施的一種水射流激光復(fù)合多道切割陶瓷方法的第二刀切割示意 圖；
[0024] 圖3為本發(fā)明實施的一種水射流激光復(fù)合多道切割厚陶瓷方法的流程圖；
[0025] 圖4為普通水射流激光復(fù)合切割工件表面實體顯微照片；
[0026] 圖5為實施例1的水射流激光復(fù)合多道切割工件表面實體顯微照片；
[0027] 附圖標(biāo)記：
[0028] LAl2O3陶瓷板，2.激光束與同軸輔助氣體，3.水射流，4.工作臺移動方向，5.熔 渣，6.第一刀切縫內(nèi)壁，7.第二刀切縫內(nèi)壁。
【具體實施方式】：
[0029] 為詳細說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、