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中文譯文 一個(gè)激光束加工（LBM方法）數(shù)據(jù)庫(kù)的切割瓷磚 摘要 本文介紹了使用CO2laser切割機(jī)市售瓷磚切割，以期產(chǎn)生的激光束加工（LBM方法）數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含其成功的關(guān)鍵參數(shù)信息對(duì)象處理。各種激光切割參數(shù)進(jìn)行了研究，將產(chǎn)生一個(gè)瓷磚切割這需要最小的后處理。各種屏蔽氣體多通切割和水下切割。 關(guān)鍵詞：二氧化碳，激光切割，陶瓷材料，先進(jìn)制造工藝 1.介紹和背景 瓷磚切割手工方法非常類(lèi)似于玻璃，即劃線用鎢硬質(zhì)合金刀具材料的傾斜，由一個(gè)彎矩沿劃線應(yīng)用控制破裂之后開(kāi)始。然而，手工技術(shù)僅限于直線切割和較大半徑的削減。內(nèi)部和削弱型材生產(chǎn)幾乎是不可能單獨(dú)與得分（與內(nèi)部圈子可能例外），更復(fù)雜的方法將適用于有實(shí)現(xiàn)這些配置文件。傳統(tǒng)上，金剛石鋸片，流體力學(xué)（水射流）或超聲波加工用于制造形狀復(fù)雜的陶瓷磚，但這些過(guò)程是非常耗時(shí)和昂貴。例如，典型的鉆石鋸切割速度在20 mm每分最小 [1]的順序，而氧化鋁超聲波鉆孔每孔30 s需要[2]。 最關(guān)鍵的因子是二氧化碳激光切割瓷磚的使用所產(chǎn)生的裂縫損傷，基本上是在陶瓷基片內(nèi)造成一個(gè)高溫度梯度在切割過(guò)程。這些裂縫的強(qiáng)度，并減少對(duì)臨界裂紋增長(zhǎng)，這可能會(huì)導(dǎo)致部分或完全的瓷磚基板[3]故障源。因此,一個(gè)過(guò)程,減少誘發(fā)裂紋的形成是為現(xiàn)實(shí)的商業(yè)利用激光切割瓷磚最重要的。 2 激光切割參數(shù) 任何材料激光加工都是是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，涉及許多不同的參數(shù)，這都需要在配偶工作，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的加工操作[4]，參數(shù)，如：（一）激光電源輸入;（二）的重點(diǎn)設(shè)置;（三）協(xié)助氣體種類(lèi)和壓力;（四）噴頭配置;（五）工件厚度;（六）運(yùn)動(dòng)物理屬性。在作者的部門(mén)此前的研究[1,5,6]也證明了在有效的激光切割上述參數(shù)臨界。 2.1激光功率 激光功率取決于激光的類(lèi)型。對(duì)于本文的工作報(bào)告，一費(fèi)倫蒂數(shù)控激光切割機(jī)MF400受雇于，在400瓦特額定輸出功率，但由于升級(jí)，束功率達(dá)到最大520和530間W的連續(xù)波（CW）切割模式。激光也有工作能力，在脈沖模式（PM）和超脈沖模式（SPM的，圖1。）。為了確定在操作等效功率脈沖輸出，脈沖功率圖是在配合使用的下列基本方程： 圖1 切割方法 雖然激光切割機(jī)可經(jīng)營(yíng)50間和5000赫茲，500赫茲的頻率被推薦的價(jià)值在以往的工作[1,5]。由于此設(shè)置被證明是成功的，只有到其他頻率進(jìn)行了有限度的調(diào)查（250赫茲，750和100赫茲）。 2.2 切割速度 工作上用的數(shù)控激光切割機(jī)的費(fèi)倫蒂M(fèi)F400使用了10000mm每分鐘最大進(jìn)給速度。以前的工作[6]如上所述，飼料率6000mm每分鐘一被證明是不穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試。最佳切割速度與功率設(shè)置，更重要的變化，隨著工件的厚度。 2.3 保護(hù)氣體種類(lèi)和壓力 壓縮空氣，氬氣，氮?dú)夂脱鯕獗挥脕?lái)作為擋箭牌氣體切割過(guò)程中，與P最大約等于4條。不同的屏蔽氣體被用來(lái)檢測(cè)處理后其對(duì)切割質(zhì)量的影響，因?yàn)椴粌H保護(hù)氣體冷卻和切割邊緣并移除熔融材料，但也產(chǎn)生與基體材料的化學(xué)反應(yīng)[7]。這個(gè)化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果不同的保護(hù)氣體為每個(gè)使用的類(lèi)型。對(duì)于不同的測(cè)試目的磷含量在0.5至2.5巴的步驟，然后在步驟由2.6至0.2巴最大達(dá)到氣體的壓力。 2.4 噴嘴配置 噴嘴直徑直接有助于達(dá)到的最大氣體壓力，從而對(duì)氣體的質(zhì)量流速為切割經(jīng)濟(jì)學(xué)的重要，特別是使用氬氣和氮?dú)怃撈?。噴嘴出口的只有圓形剖面可用（0.6 毫米≤Ns≤20毫米），但這個(gè)統(tǒng)一的噴管的幾何形狀允許在任何方向切割。 2.5 噴嘴高度和重點(diǎn)定位 在成立該噴嘴高度應(yīng)依該聯(lián)絡(luò)點(diǎn)的地位激光切割機(jī)的費(fèi)倫蒂M(fèi)F400僅擁有（升級(jí)前原本是一個(gè)短46毫米焦距可）一個(gè)110毫米長(zhǎng)焦距的長(zhǎng)度，這可能是由正負(fù)5毫米改變。如果噴嘴高度被錯(cuò)誤地設(shè)置梁將'夾'的噴嘴，減少功率輸出相當(dāng)于工件。對(duì)于大部分的檢驗(yàn)重點(diǎn)高度設(shè)置，以便重點(diǎn)是'在工作'，即工件的頂面。這種情況顯然管轄上述工件噴嘴的位置。 3 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 六硅類(lèi)型：氧化鋁基陶瓷磚進(jìn)行了研究（表1），從不同的countries.Note的是，各種瓷磚組成，厚度一樣起源，但都具有一個(gè)表面釉在7.5的情況下，8.6和9.2毫米西班牙瓷磚的釉層雙層。 3.1 設(shè)置程序 由于是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試條件的需要，實(shí)施下列程序測(cè)試開(kāi)始前的：（一）驗(yàn)證，束功率為規(guī)范，即520-530 W于滿(mǎn)功率（連續(xù)）開(kāi)發(fā)的，雖然這下降到50瓦約1小時(shí)的測(cè)試;（二）噴嘴和焦鏡頭被檢查，以確保其處于良好狀態(tài)的，即清潔，完好;（三）保護(hù)氣體的壓力調(diào)節(jié)器和保護(hù)氣體坦克被打開(kāi)為了防止損壞的焦點(diǎn)鏡頭;（四）激光束中心內(nèi)使用的噴嘴下午一'廣場(chǎng)測(cè)試'，以較低的能源投入被用于切割低碳鋼上，閃著火花的密度，從一個(gè)正方形切割產(chǎn)生被檢查，看它是否是同樣關(guān)注的淘汰線分布;及（五）的焦點(diǎn)是確定其所需的定位，即'在工作'。 表1 使用瓷磚的類(lèi)型 3.2 測(cè)試 直線測(cè)試（SLT）的被用于評(píng)估全面通過(guò)切割（FTC）的激光參數(shù)的變量。角切割配置為探討如何在緊張的幾何材料切割反應(yīng)。圓方檢定測(cè)試和設(shè)計(jì)，確定了從切割各種幾何形狀的影響造成的。為兩個(gè)獨(dú)立的參數(shù)對(duì)一試件允許這個(gè)工作隊(duì)的聯(lián)合試驗(yàn)完成后，結(jié)果在場(chǎng)自動(dòng)在'切割矩陣'中所形成的削減形式。 P和V是最重要的激光參數(shù)，因?yàn)樗鼈儧Q定了每單位的能源投入量的切割長(zhǎng)度，因此他們對(duì)這個(gè)工作隊(duì)配對(duì)，因?yàn)槭荘和Ns的管轄之盾氣體的質(zhì)量流量。 對(duì)于光伏測(cè)試運(yùn)行時(shí)，功率保持不變，而切削速度增加沿切割恒定的切削長(zhǎng)度切割速度，必須有足夠的規(guī)模，以適應(yīng)加速或減速的變化之間的數(shù)控表減速：以前的工作[6]指出，50毫米是足夠的。解釋結(jié)果是比較容易，因?yàn)樗鼈儽砀裥问剑c'切割矩陣'清楚顯示任何趨勢(shì)或模式發(fā)生由于參數(shù)設(shè)置的變化。這個(gè)工作隊(duì)還允許大量的削減進(jìn)行了很短的時(shí)間框架了。這證明有利，因?yàn)榧す馔S時(shí)間的漂移，從它的初始設(shè)置。必須采取預(yù)防措施，避免定位于從連續(xù)加熱接近切割瓷磚作為一個(gè)瓦體溫度的變化，由此產(chǎn)生的任何數(shù)據(jù)將無(wú)效。最初，削減20毫米之間，采用分離，這足以證明。為了研究如何關(guān)閉削減可能作出相互之間的切割分離，減少了2毫米遞增，從最初的20毫米間距。在這個(gè)工作隊(duì)的其他激光參數(shù)都必須保持不變[6]。對(duì)于P與五，f被500赫茲舉行與NS1.2毫米和P三欄。光束焦點(diǎn)仍然在工作。從P結(jié)果：第V切割矩陣確定了切割速度固定值為后續(xù)SLT和脈沖設(shè)置。對(duì)于Ns：切割矩陣，沿噴嘴尺寸保持不變?cè)赬軸（參考圖。2（一）），而P的增加0.2桿2桿的步驟，在Y軸（切分離常數(shù)保持在20毫米）。新矩陣其后創(chuàng)建每個(gè)噴嘴的大小。角測(cè)試（圖2（b））被用來(lái)研究如何切料反應(yīng)持續(xù)曝光從期間的'緊'加工的激光束幾何（即有幾個(gè)削減在接近接近的除外）。測(cè)試中提到的接近為普通話機(jī)決定如何關(guān)閉平行線可切割給對(duì)方，而角測(cè)試是用來(lái)確定效果如何切割銳角切割質(zhì)量。從一個(gè)角度切工件減少?gòu)?5°?10°，對(duì)應(yīng)的表面光潔度質(zhì)量（SFQ）指出。 有兩個(gè)原因進(jìn)行平方和循環(huán)測(cè)試（圖2（c）和（d））：第一，確定對(duì)激光束引入優(yōu)化方法內(nèi)部切割型材;其次，以確定是否有是任何維度的大小限制方形或孔切。如果不能正確介紹，激光光束會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部切剖面在失敗點(diǎn)介紹，由于短暫的，但過(guò)度從切削熱梯度（即熱誘導(dǎo)休克）。因此，利用光束介紹的方法，如穿孔，復(fù)雜到一個(gè)配置文件中啟用幾何形狀進(jìn)行調(diào)查。什么也成為明顯的是在測(cè)試過(guò)程中的重要性梁位置提取輪廓和切割梁出發(fā)點(diǎn)的相對(duì)位置幾何，即無(wú)論是在一個(gè)角落里或在直邊。 圖2 測(cè)試配置 ：（a）；直線測(cè)試（b）；角測(cè)試（c）；循環(huán)測(cè)試（d）; 方檢定 3.3 多通和水下切割 多道切割是一個(gè)低功率（P=100瓦）的激光束開(kāi)始。在第一階段產(chǎn)生了良好的基體中定義的盲縫，接著由第二通過(guò)削減更深，等等。這個(gè)過(guò)程重復(fù)直到切口約20毫米深，然后激光功率為500瓦和切換到做最后的聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)。多通采伐的目的是要減少能源使用的投入少，每單位長(zhǎng)度的熱過(guò)載。在這個(gè)測(cè)試中使用的參數(shù)列于表2。 表2 多道切削參數(shù) 水下切割與目標(biāo)進(jìn)行降低周?chē)貐^(qū)的熱切割的影響并還審議了關(guān)于通過(guò)切割質(zhì)量的影響加快散熱使用水[8]。陶瓷瓦劃歸水和噴嘴還浸在水中，防止保護(hù)氣體壓力任何進(jìn)入水射流噴嘴室。 4 切割質(zhì)量 材料特性，激光參數(shù)和工件幾何均對(duì)最終結(jié)果產(chǎn)生重大影響激光切割工藝。本質(zhì)特征是切割質(zhì)量表面粗糙度和糟粕的高度，而裂紋長(zhǎng)度決定了強(qiáng)度降低襯底（圖3）。在整體SFQ釉表面被列為按規(guī)模分級(jí)列于表3。因此，對(duì)切割質(zhì)量表面和邊緣進(jìn)行測(cè)量與尊重的：（一）表面粗糙度;（二）表面光潔度和;（三）糟粕堅(jiān)持。 圖3 用于激光切割瓷磚的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 圖4 Ra的測(cè)量切面 4.1 表面粗糙度 重要的是要測(cè)量表面粗糙度為這使切割質(zhì)量的同時(shí)要衡量從以往的工作中獲取的值[1]和價(jià)值觀其他錄得制造工藝。由于大量的削減正使得有必要減少裁員數(shù)量進(jìn)行分析。因此，與SFQ小于2沒(méi)有測(cè)量被削減。 砍掉了邊緣表面粗糙度的特點(diǎn)由條紋線形成的左側(cè)切削過(guò)程Ra值測(cè)定從中心線的切緣（圖4）。測(cè)量結(jié)果接管了12.5毫米的手寫(xiě)筆與導(dǎo)線截止2.5毫米，即價(jià)值采取了五種讀在穿越，這保證了手寫(xiě)筆走超過(guò)合理數(shù)量的紋線。 4.2 殘?jiān)? 堅(jiān)持渣直接影響了Ra值削減和能力，消除內(nèi)部切割的幾何形狀。一微米是用來(lái)衡量在其糟粕高度三沿切節(jié)間隔。糟粕高度一直相當(dāng)穩(wěn)定（約1毫米）與所有類(lèi)型的切割。由于此值被認(rèn)為是沒(méi)有實(shí)際意義，它不是記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)。 5 結(jié)果 表4包含目前雷射加工切割數(shù)據(jù)庫(kù)這是從結(jié)果匯編瓷磚工作本文報(bào)道。第一部分表包含襯底參數(shù)和結(jié)果大氣中削減，而水下的結(jié)果切列在第二部分。 5.1 參數(shù)影響 5.1.1 切割速度 對(duì)于較薄的磚（ts<7毫米）的P：第V切割矩陣顯示與SFQ一聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)廣泛的地區(qū)。在巴西的瓷磚案（3.7毫米的TS）聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)是獲得的切割高達(dá)2200毫米的速度1分鐠上下0.5（與減少的速度）在f500赫茲。這個(gè)地區(qū)在減少與增加瓷磚厚度，并與身體的顏色發(fā)紅（一般的厚磚體顏色較深）。圖5顯示了最大切割速度為聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)隨徘徊。在'指數(shù)'的關(guān)系得到同意與以前的工作[6]不同材料如鋼材，木材和有機(jī)玻璃。切割矩陣還表明，一旦切割速度超過(guò)價(jià)值觀為達(dá)到美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)，劃線或盲目切割效果。 圖5 Vmax隨Ts的變化 5.1.2 脈沖 脈沖為所有，但厚厚的西班牙瓷磚的激光是不是必須的，因?yàn)檫B續(xù)設(shè)置產(chǎn)生切斷與一個(gè)良好的SFQ分級(jí)。在成功獲得美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)公關(guān)]巴西0.4瓦，但是如此之低的，在實(shí)際意義上，設(shè)置是不可行的。論梁厚脈沖西班牙瓷磚是必需的，連續(xù)引起了釉裂。這可能是由于輸入的能量單位的切割長(zhǎng)度超過(guò)熱膨脹引起的熱沖擊率不同的釉料充分從父項(xiàng)瓦。由于激光脈沖的能量輸入的減少約25瓦，每下降0.1在箴在f500赫茲，表面釉裂幾乎消失在公關(guān)0.6和最佳的切割速度，雖然微小在切邊仍然裂縫（的0.5毫米寬的順序排列）仍然存在。 5.1.3 氣體壓力 此參數(shù)對(duì)質(zhì)量有很大影響，削減的速度，可以作出成功。以前的工作[2]已經(jīng)表明，高瓦斯壓力被要求實(shí)現(xiàn)厚基板（聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)的TS\7毫米）。這證明了取得的成果在P：南北切割矩陣。高品質(zhì)被削減在薄磚（tsB6毫米）實(shí)現(xiàn)在氣體壓力2個(gè)酒吧，但在雙層玻璃，厚磚值SFQB3沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，除非p\ 3吧。在低壓力（pB2.5欄），最大切割速度為聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)的大幅下降，當(dāng)氣體中的角色失敗糟粕清晰。在連續(xù)下跌巴西瓷磚的Vmax從2200 mm最小的酒吧在P1到3.8分鐘一1500毫米在P3條。在表面釉裂也增加成為在低氣壓明顯。導(dǎo)致這結(jié)論是，保護(hù)氣體為冷卻劑的作用從而有助于最大限度地減少大熱梯度創(chuàng)建的光束。 5.1.4 氣體種類(lèi) 壓縮空氣為前面的推薦工作[1]證明了在適當(dāng)?shù)娜廴诓牧先コ浞艧嵝阅懿皇苋魏尾焕挠绊懸陨系拇纱u厚度齊全。切割使用惰性氣體氬氣和氮?dú)猱a(chǎn)生更好的結(jié)果，尤其是后者，因?yàn)樗洚?dāng)高效冷卻劑[9]。與SFQ1高品質(zhì)的削減生產(chǎn)了較厚的瓷磚在最佳的360毫米分鐘1切削速度在CW模式。然而，當(dāng)使用所需的高瓦斯壓力，一缸氮?dú)饣驓鍤馐怯脕?lái)迅速。 5.1.5 噴嘴尺寸 這個(gè)參數(shù)直接關(guān)系到P（即噴嘴尺寸越小越高的索取壓力）。表5顯示了最大的實(shí)現(xiàn)盾與相應(yīng)的噴嘴氣體壓力的大小當(dāng)使用壓縮空氣。噴嘴直徑大于1.5 mm的漠視Pmax的不足。直徑較小的噴嘴產(chǎn)生更好削減較高的切削速度。 5.1.6 聯(lián)絡(luò)點(diǎn)定位 在測(cè)試過(guò)程中梁的焦點(diǎn)仍在工作中，即表面上。切斷與充足SFQ分級(jí)取得了與此設(shè)置。調(diào)查顯示，通過(guò)降低進(jìn)入的焦點(diǎn)工作的'殘?jiān)?殘留降低，在提高焦點(diǎn)距離為失去工作的美國(guó)聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)梁德為重點(diǎn)。因此，基于實(shí)際理由，焦點(diǎn)仍然在工作。 5.1.7 多道切割 厚瓦片被切斷成功的多通法無(wú)切割質(zhì)量退化。由于低功率激光束，溫度梯度在瓦大大減少，從而物質(zhì)損失減少到最低限度。這種方法也可以用來(lái)處理有任何骨折較厚的陶瓷。然而，多道切割已成為一個(gè)明顯的劣勢(shì)非常耗時(shí)的過(guò)程，并會(huì)證明不符合經(jīng)濟(jì)原則在商業(yè)基礎(chǔ)上。 5.2 實(shí)質(zhì)影響 較深的體密度和瓷磚的重，他們保留在切割時(shí)比白人身體更熱瓷磚。分析如何實(shí)施的切割是不可能的，因?yàn)榇纱u的厚度也增加身體的顏色變暗，在厚度增加掩蓋對(duì)材料的成分任何效果。在瓷磚的材料組成部分并不相同。這是否是由于特定的瓷磚制造工藝是未知的，但結(jié)果削減聯(lián)邦貿(mào)易委員會(huì)是一個(gè)損失的，即使在最佳切削速度。 釉損害是在評(píng)估減少的重要因素質(zhì)量。在所有，但厚釉磚損傷即使在最小的貧困參數(shù)設(shè)置。例如，用7.5毫米為最西班牙瓷磚SFQ53用壓縮空氣削減，雖然氮生產(chǎn)更好的價(jià)值。與此問(wèn)題是后一種類(lèi)型瓷磚有雙層釉。沒(méi)有出現(xiàn)開(kāi)裂在較低的白色釉（類(lèi)似于其他瓦），但上明確釉分裂和片狀如在瓦能量輸入或保暖性太高，巴貝羅，考夫曼和Idelsohn[10]所示釉的表面通常擁有不同的線性膨脹率到基礎(chǔ)基板。因此，大溫度梯度引起的激光光束會(huì)導(dǎo)致較低的基材，以擴(kuò)大在不同的率，導(dǎo)致釉開(kāi)裂。 表3 最大壓力（壓縮空氣）的不同噴嘴尺寸 另一個(gè)重要的因素是數(shù)量控制能量輸入，并從削減散熱。該參數(shù)設(shè)置效果不佳要么損失ofFTC（這是很容易地更正），或熱休克瓷磚或表面釉（即在釉裂）。激光切割過(guò)程中容易推廣熱在切割沖擊，因此這是至關(guān)重要的控制效應(yīng)參數(shù)的正確選擇。該瓷磚的熱性質(zhì)主要是造成這個(gè)問(wèn)題的，一般有一個(gè)貧窮的瓦導(dǎo)熱系數(shù)（0.9 W mk的15k51 W馬可福音1）和相對(duì)較低的共同擴(kuò)張效率（2 10 6K表15a5510 6 K表1）。 玻薄膜（或渣），涵蓋的切緣增厚，在增加和減少瓷磚基板在切割速度。在糟粕增加，因?yàn)橥吆穸仁秋@而易見(jiàn)的：更多的瓷磚融化，因此更糟粕的結(jié)果。該影片還厚度的糟粕通過(guò)多種多樣的削減。有兩個(gè)明顯的原因這一點(diǎn)。 首先，梁寬分道揚(yáng)鑣后聯(lián)絡(luò)點(diǎn)（即在工作了），造成了外的平坦度的削減而導(dǎo)致在一個(gè)更大的縫寬度在底部。因此，更多的家長(zhǎng)瓦降低材料熔化切割下來(lái)。根據(jù)對(duì)激光焦距和焦點(diǎn)定位點(diǎn)，切縫寬度不等的焦點(diǎn)尺寸（約0.1毫米）到2毫米。 第二，有能力或屏蔽氣無(wú)力繼續(xù)通過(guò)削減集中噴射也出于對(duì)切緣的糟粕格局。在頂削減那里的氣體壓力仍高，氣還是針對(duì)流動(dòng)，很少或沒(méi)有糟粕的黏附顯而易見(jiàn)，但由于切削深度增加氣流變得更加動(dòng)蕩，減少壓力，因此允許更多殘?jiān)芯墶?