Otimização do processo de corte a laser femtossegundo de vidro ultrafino e supressão de danos térmicos

LIU Xiaojuan ,  

ZHANG Long ,  

CHEN Guilin ,  

HE Pan ,  

摘要

Para promover o desenvolvimento da leveza e da inteligência automotiva, tendo o vidro ultrafino para automóveis como objeto de estudo, investigou-se sistematicamente a relação de acoplamento entre a morfologia microscópica do corte, o limiar de ablação do material e os parâmetros do processo, visando realizar um corte a laser de femtossegundo de alta qualidade e baixo dano. Primeiramente, utilizou-se um laser femtossegundo infravermelho com comprimento de onda de 1030 nm para realizar riscas lineares em vidro de sódio-cálcio de 0,55 mm e vidro de alta alumina, explorando o efeito dos parâmetros principais do processo do laser femtossegundo de feixe único na morfologia do corte. Em seguida, adotando o método de aproximação por área, foram determinados os limiares de ablação dos dois tipos de vidro a 0,05 MHz, 0,2 MHz e 0,5 MHz, analisando as diferenças no processamento a laser e revelando as regularidades da evolução do limiar de ablação. Depois, excluíram-se as faixas de processo inviáveis, determinou-se preliminarmente a janela de parâmetros do processo, e foi construído um modelo preditivo baseado em rede neural BP para otimizar ainda mais a seleção dos parâmetros. Por fim, utilizando parâmetros de processo razoáveis, realizou-se o corte de toda a espessura dos dois vidros de baixo para cima. Os resultados experimentais mostram que, a 0,2 MHz, o vidro de alta alumina, devido ao limiar de ablação inferior ao do vidro de sódio-cálcio, tende a gerar riscos lineares distribuídos uniformemente com maior propensão à formação de trincas; o valor da rugosidade superficial da seção do corte Ra é de 0,50 μm, inferior a 0,75 μm do vidro de sódio-cálcio, apresentando melhor qualidade da seção; ambos atendem aos requisitos de corte preciso para vidro automotivo. Conclui-se que o esquema de otimização do processo proposto, integrando características da morfologia do corte, análise do limiar de ablação e previsão por modelo, alcança uma supressão eficaz dos danos térmicos durante o processo de fabricação, apresentando boa viabilidade e confiabilidade no corte de vidro ultrafino.

关键词

laser femtossegundo; vidro ultrafino para automóveis; limiar de ablação; otimização do processo; corte preciso

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