[發(fā)明專利]激光復合切割陶瓷的裝置及方法

無效

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• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103071933A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設計）人: 袁根福;陳春映;王金華;逄志偉
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/14
• 代理公司: 無錫華源專利事務所 32228
• 代理人: 馮智文

技術領域

本發(fā)明涉及陶瓷制品的制造領域，尤其是一種采用低壓水射流14的激光復合切割陶瓷的裝置及方法。

背景技術

現(xiàn)有的陶瓷制品坯體的激光切割方法主要采用（CO2或Nd:YAG）激光，利用激光的高溫使被照射區(qū)的材料瞬間熔化直至氣化，并在強烈沖擊波下爆射式地去除。激光加工具有其顯著特點：激光功率密度大，工件吸收激光后溫度迅速升高而熔化或氣化，即使熔點高、硬度大和質脆的陶瓷也可用激光加工；激光頭與工件不接觸，不存在加工工具磨損問題；工件不受應力，不易污染；可以對運動的工件或密封在玻璃殼內的材料加工。但是，這種激光加工方法往往在材料加工表面不可避免存在由于熱應力而產(chǎn)生的微裂紋，以及在加工表面存在重鑄層，從而影響加工產(chǎn)品的合格率和加工質量；另外，激光刻蝕加工過程由蒸發(fā)和噴射產(chǎn)生的微顆?；覊m，也影響了精密器件加工質量和性能。

發(fā)明內容

本申請人針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術中的陶瓷切割方法會產(chǎn)生微裂紋，影響產(chǎn)品加工質量等缺點，提供一種激光復合切割陶瓷的裝置及方法，從而有效的避免在產(chǎn)品表面產(chǎn)生微裂紋的現(xiàn)象，同時減少了熱影響區(qū)，切割熱損傷減少，大大提高了加工表面的質量。

本發(fā)明所采用的技術方案如下：

一種激光復合切割陶瓷的裝置，包括工作臺，所述工作臺上固定陶瓷板材，所述陶瓷板材上部設置有與其垂直的激光系統(tǒng)，所述激光系統(tǒng)的激光束射入裝有透鏡的切割頭內，所述切割頭的一側還通入有輔助氣體；所述激光束與輔助氣體通過切割頭同時射向陶瓷板材所需切割區(qū)域；所述工作臺的一側還設置有水射流系統(tǒng)，所述水射流系統(tǒng)的結構為：包括電機，所述電機連接泵，所述泵的輸入端連接水箱，所述泵的輸出端通過管路連接有噴槍，所述噴槍的頭部安裝噴嘴，所述噴嘴噴出的水射流射向陶瓷板材。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述噴槍的噴嘴噴出的水射流滯后于切割頭所噴出的激光束和輔助氣體，滯后距離a為1mm-2mm；

所述輔助氣體為氧氣；

所述輔助氣體的壓力為0.2?MPa?-0.5MPa；

所述水射流的壓力小于10bar；

所述水射流的流速為6cm/s-12cm/s；

所述陶瓷板材的厚度為：0.8mm-2mm；

所述泵的一側通過管道連接工作臺，所述管道上設置有過濾器。

一種利用上述裝置進行激光復合切割陶瓷的方法，包括以下步驟：

第一步：選擇陶瓷板材上所需切割的區(qū)域；

第二步：啟動激光系統(tǒng)，調整合理的激光參數(shù)；

第三步：利用激光束對陶瓷板材切割區(qū)域進行燒蝕，輔助氣體進行吹除，以及水射流同時吹向被燒蝕的區(qū)域，同時，工作臺發(fā)生移動，與激光束產(chǎn)生相對運動，最終切斷陶瓷板材。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述陶瓷板材經(jīng)過燒蝕后發(fā)生熔化或者氣化。

本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明結構合理，操作簡便，其只需利用低壓的水射流，有效的避免了水射流壓力過大對沖蝕區(qū)切割所產(chǎn)生的損傷，同時低壓水射流的裝置成本低，可以實現(xiàn)高效、低損傷的陶瓷切割加工，產(chǎn)品表面加工質量好，生產(chǎn)效率高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明操作步驟一的結構示意圖。

圖3為本發(fā)明操作步驟二的結構示意圖。

其中：1、工作臺；2、陶瓷板材；3、輔助氣體；4、激光束；5、注射針頭；6、噴嘴；7、噴槍；8、過濾器；9、水箱；10、管路；11、泵；12、電機；13、切割頭；14、水射流。

具體實施方式

下面結合附圖，說明本發(fā)明的具體實施方式。

如圖1所示，本實施例的激光復合切割陶瓷的裝置，包括工作臺1，工作臺1上固定陶瓷板材2，陶瓷板材2上部設置有與其垂直的激光系統(tǒng)，激光系統(tǒng)的激光束4射入裝有透鏡的切割頭13內，切割頭13的一側還通入有輔助氣體3；激光束4與輔助氣體3通過切割頭13同時射向陶瓷板材2所需切割區(qū)域；工作臺1的一側還設置有水射流系統(tǒng)，水射流系統(tǒng)的結構為：包括電機12，電機12連接泵11，泵11的輸入端連接水箱9，泵11的輸出端通過管路10連接有噴槍7，噴槍7的頭部安裝噴嘴6，噴嘴6噴出的水射流14射向陶瓷板材2。噴嘴6的直徑越小越好，成本低，更換方便，可選用醫(yī)用注射針頭5。

噴槍7的噴嘴6噴出的水射流14滯后于切割頭13所噴出的激光束4和輔助氣體3，滯后距離a為1mm-2mm。

輔助氣體3為氧氣。

輔助氣體3的壓力為0.2?MPa?-0.5MPa。壓力較小，避免產(chǎn)生切割損傷。