Processamento de corte composto sinérgico de laser de picosegundo de duplo pulso e fratura mecânica para carboneto de silício monocristalino

ZHAO Yuanhao ,  

YAO Peng ,  

CHU Dongkai ,  

YANG Zimeng ,  

WANG Qingwei ,  

QU Shuoshuo ,  

摘要

Para estabilizar a separação do carboneto de silício e reduzir os danos de corte, propõe-se um método composto de corte que combina laser de picosegundo de duplo pulso e fratura mecânica sinérgica. Por meio de uma rota de processamento na qual a ranhura guia da fratura e a fratura induzida por tensão atuam em sinergia, consegue-se um corte de alta qualidade e estável do material. Foi estudado sistematicamente o efeito do atraso do duplo pulso, intervalo de varredura em camadas, potência do laser e velocidade de varredura no comportamento de ablação, estabilidade da fratura e qualidade da seção transversal. Os resultados experimentais mostraram que o controle temporal do duplo pulso pode aumentar significativamente a sinergia dos dois pulsos; com um atraso de 1 ps, a capacidade de remoção de material foi ótima, e a profundidade de ranhura de um único processamento aumentou 81,34% em comparação com um único pulso; com um intervalo de varredura em camadas de 30 μm, a qualidade do corte, eficiência e controlabilidade da fratura foram as melhores; a potência ótima do laser foi 18,6 W e a velocidade de varredura 15 mm/s. Com o aumento da ablação, o conteúdo dos elementos C e O na região da parede lateral aumentou, enquanto o de Si diminuiu, indicando que a ação do laser induziu a evaporação de Si, enriquecimento de carbono e modificação oxidativa. Esta tecnologia de processamento permite o corte e separação do material de carboneto de silício, formando ranhuras guias de fratura mais estáveis e trincas internas sob condições paramétricas ótimas, favorecendo a obtenção de uma qualidade de corte de carboneto de silício com baixo dano e alta controlabilidade, oferecendo base tecnológica para corte a laser de alta qualidade de materiais monocristalinos duros e frágeis como o carboneto de silício.

关键词

processamento a laser;4H-SiC;laser de picosegundo;duplo pulso;corte a laser

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