一種水射流激光復合多道切割陶瓷的方法
【技術領域】：
[0001] 本發明涉及激光的應用領域，尤其是一種水射流激光復合多道切割陶瓷的方法。
【背景技術】：
[0002] 水射流激光復合切割技術是在傳統激光加工基礎上引入低壓射流，低壓水射流與 激光束同時到達工件，沖蝕區域稍滯后于激光加工位置。激光誘導目標體熔化和蒸發，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。與傳統激光加工相比，水射流 引導激光加工的加工表面干凈，沒有熔渣堆積，熱影響區較小。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、裂紋等質量問題提升不明顯等。 [0003] 激光多道切割技術是采用激光重復多次掃描同一路徑，每道只去除預定深度的材 料（小于工件厚度），直至工件切穿。其優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。采用多道切割技術加工該類陶瓷時，熔融 材料重凝可能導致切縫堵塞，進而降低后續切割質量和效率。
【發明內容】
：
[0004] 為了解決上述生產技術中的厚陶瓷切割產生的影響產品加工質量的裂紋和重鑄 層現象，以及加工效率過低的缺點，本發明提供一種水射流激光復合多道切割陶瓷的方法， 從而有效的避免在產品表面產生的熔渣堆積和重鑄層現象，同時減少了激光多道切割的走 刀次數，大大提高了加工表面的質量和加工效率。
[0005] 為達到所述目的，在傳統激光多道切割基礎上引入低壓水射流激光復合切割技 術，切割工序的全程伴隨著低壓水射流對切割區域進行沖刷，為控制熔渣排除方向，提高熔 渣排除率，設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控制在2刀，不僅提高切割質量，而且降低了走刀次數。
[0006] 本發明公開一種水射流激光復合多道切割陶瓷的方法，通過以下技術方案實現：
[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.調節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定切 割軌跡進行一次復合切割，獲得一個深度dl的切槽，激光掃描速度0. 6mm~1.0 mm/s ;
[0009] S3調節激光器獲得一定激光能量E2 (E2 > El)，其他工藝參數不做改變；
[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] 在本發明所述的水射流激光復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] 在本發明所述的水射流激光復合多道切割陶瓷的方法中，所述走刀次數為2次；
[0014] 在本發明所述的水射流激光復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走刀。
[0015] 在本發明所述的水射流激光復合多道切割陶瓷的方法中，為降低切縫錐度，提高 切割質量，所述第一刀切割深度為〇. 3d~0. 6d(d為陶瓷板厚度）；
[0016] 在本發明所述的水射流激光復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；選擇合理的第一刀激光能量可以有效切割預定深度，并提 高每次切割的沖蝕效率，而且合理的參數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] 實施本發明的一種水射流激光復合多道切割陶瓷的方法，具有以下有益的效果：
[0019] 1.本發明方法合理，操作簡便，同時低壓水射流的裝置成本低；
[0020] 2.本發明與傳統激光多道切割方法相比，引入低壓水射流系統，利用水射流降低 熱影響區和沖蝕熔渣，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量；
[0021] 3.本發明中，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，控制總的走刀次數為2次。一方面，與傳統激光多道切割相比，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為本發明實施的一種水射流激光復合多道切割陶瓷方法的第一刀切割示意 圖；
[0023] 圖2為本發明實施的一種水射流激光復合多道切割陶瓷方法的第二刀切割示意 圖；
[0024] 圖3為本發明實施的一種水射流激光復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的水射流激光復合多道切割工件表面實體顯微照片；
[0027] 附圖標記：
[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.第一刀切縫內壁，7.第二刀切縫內壁。
【具體實施方式】：
[0029] 為詳細說明本發明的技術內容、