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切割

羅悉激光:CO2激光切割氧化鋁陶瓷

激光制造網(wǎng) 來源:羅悉激光2023-10-20 我要評論(0 )   

材料介紹什么是氧化鋁陶瓷材料?氧化鋁陶瓷是一種以高純度氧化鋁(Al2O3)為原料制備而成的陶瓷材料,是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)陶瓷(或稱先進(jìn)陶瓷、工程陶瓷)材料。氧化鋁陶瓷特...

材料介紹

什么是氧化鋁陶瓷材料?

氧化鋁陶瓷是一種以高純度氧化鋁(Al2O3)為原料制備而成的陶瓷材料,是應(yīng)用最廣泛的技術(shù)陶瓷(或稱先進(jìn)陶瓷、工程陶瓷)材料。


氧化鋁陶瓷特性

  • 高溫穩(wěn)定性:無負(fù)載時(shí)的工作溫度為1000至1500°C。

  • 密度低:僅為3.5g/cm3;是鋼鐵的一半;重量輕。

  • 高硬度和耐磨性:洛氏硬度為HRA80-90;耐磨性是錳鋼的266倍。

  • 良好的電絕緣性:常溫電阻率為1015Ω·cm,絕緣強(qiáng)度為15kV/mm。

  • 熱導(dǎo)率:20至30 W/MK,適用于導(dǎo)熱和散熱應(yīng)用。


應(yīng)用領(lǐng)域

  • 電子行業(yè):底板、基片、陶瓷膜、絕緣件等。

  • 航空航天:飛機(jī)的阻熱材料、耐熱保護(hù)材料;替換火箭及渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫結(jié)構(gòu)件來減輕設(shè)備自重。

  • 醫(yī)療器械:醫(yī)療裝置、人工關(guān)節(jié)、牙科設(shè)備等。

  • 汽車制造:發(fā)動(dòng)機(jī)中的隔熱材料、密封件、傳感器及減震裝置等。

  • 機(jī)械工程:軸承、密封件、耐磨部件等。


CO2激光器切割氧化鋁陶瓷測試

01
樣品描述


材質(zhì)
氧化鋁陶瓷
厚度
2.0mm、2.3mm、3.0mm、5.5mm以及6.8mm.
測試目的
1. 了解CO2激光器在切割氧化鋁陶瓷時(shí)的適用性。
2. 了解切割后的邊緣質(zhì)量。


02
測試過程


主要測試參數(shù):
激光器型號SR 15i & OEM 65iX
功率參見以下測試過程
波長10.6μm
頻率250Hz-10kHz
聚焦透鏡 
2.5英寸 
噴嘴內(nèi)徑 
2mm 
輔助氣體類型 
壓縮空氣 
輔助氣體壓力 
3.5-6Bar


測試過程和結(jié)果


  • 1)2.0mm氧化鋁陶瓷



推薦參數(shù):

激光器型號SR 15i 
功率130W
占空比40%
頻率700Hz
輔助氣體3.5Bar 壓縮空氣
切割速度500mm/min


結(jié)果
:切割質(zhì)量良好,邊緣光滑干凈。


2)
2.3mm氧化鋁陶瓷


推薦參數(shù):

激光器型號SR 15i 
功率130W
占空比40%
頻率500Hz
輔助氣體6Bar 壓縮空氣
切割速度350mm/min


結(jié)果
:切割邊緣光滑干凈。

3)3.0mm氧化鋁陶瓷

推薦參數(shù)1:

激光器型號SR 15i 
功率75W
占空比20%
頻率500Hz
輔助氣體6Bar 壓縮空氣
切割速度10mm/min

推薦參數(shù)2:

激光器型號OEM 65iX
功率120W
占空比10%
頻率250Hz
輔助氣體6Bar壓縮空氣
切割速度30mm/min

結(jié)果:出色的切割質(zhì)量,邊緣光滑無掛渣。


4)5.5mm氧化鋁陶瓷

推薦參數(shù):

激光器型號OEM 65iX
功率120W
占空比10%
頻率250Hz
輔助氣體6Bar壓縮空氣
切割速度10mm/min

結(jié)果:切割質(zhì)量良好,邊緣光滑干凈,沒有明顯掛渣和變色。



5)
6.8mm 氧化鋁陶瓷
推薦參數(shù):

激光器型號OEM 65iX
功率200-210w
占空比15%
頻率1.25kHz-2kHz
輔助氣體6Bar壓縮空氣
切割速度10mm/min

結(jié)果:切割的邊緣質(zhì)量良好。


03
測試結(jié)論

1.CO2激光器是否可以切割氧化鋁陶瓷材料?
經(jīng)過測試和分析,當(dāng)選用合適的功率、占空比、頻率、加工速度和輔助氣壓時(shí),CO2激光器可以有效地切割氧化鋁陶瓷材料。
2.切割后的邊緣質(zhì)量如何?
在切割2mm-6.8mm的氧化鋁陶瓷片時(shí),均可以得到較好的切割質(zhì)量,邊緣光滑干凈,極少出現(xiàn)掛渣。

補(bǔ)充結(jié)論和建議:

  • 采用降低頻率、占空比和加工速度的方法,有助于減少熱積累,降低材料內(nèi)部的應(yīng)力,有效預(yù)防裂縫和裂紋的出現(xiàn),以上測試均以最佳切割質(zhì)量作為基準(zhǔn)展開。
  • 對于厚度< 5mm 的氧化鋁陶瓷片,激光束的焦點(diǎn)應(yīng)該放在材料的表面,而對于厚度> 5mm的氧化鋁陶瓷片,焦點(diǎn)應(yīng)略低于表面1-1.5mm處,這有助于更有效地將激光能量傳遞到材料內(nèi)部,實(shí)現(xiàn)更均勻的熱分布,減少熱應(yīng)力,從而優(yōu)化切割質(zhì)量,并有效減少開裂和底部掛渣出現(xiàn)的可能性。
  • 高氣壓(6bar)可以有效減少底部掛渣以及材料邊緣的碳化現(xiàn)象,此外,還可以考慮使用氧氣作為輔助氣體。
  • 對于所有的氧化鋁陶瓷的加工,都建議在激光傳輸光路中加裝后反射隔離裝置(ATFR),以防止反射光束對于光學(xué)器件的損傷。


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