基于光纤激光的氧化铝陶瓷材料微孔加工工艺研究

发布时间：2024-05-18 03:07

　　氧化铝陶瓷材料属于超硬材料,一般的刀具加工容易使材料破损并且对加工设备也有很大的损害。随着科技的发展,电子工业领域对陶瓷基片的微孔工艺要求和精度需求已经发生翻天覆地的变化,特别是针对氧化铝陶瓷基材料的微孔加工需求,微孔加工在要求超高加工精度的同时还要保证加工效率。激光加工作为一种特种加工技术,已经在氧化铝陶瓷基材料加工方面得到了广泛的应用,特别是高功率光纤激光的微孔加工技术,该技术的应用大大提高了陶瓷基材料的划线和打孔需求。本文通过对96氧化铝陶瓷基材料的基础划线研究,探讨了不同参数下光纤激光对96氧化铝陶瓷材料的打孔工艺的影响,为96氧化铝陶瓷基片的工业化应用提供了理论依据。首先,本文研究了激光打孔的基本原理和激光与材料之间的相互作用,确定了激光旋切的打孔方式,并对光纤激光切割设备的设计、安装和调试做了相关的介绍。其次,研究了光纤激光对96氧化铝陶瓷基材料的划线和打孔工艺。最后,本文对光纤激光打孔参数做正交实验优化。本文主要取得的工作成果如下:(1)针对陶瓷基材料激光加工的独特性,设计一套双工位陶瓷基片夹具装置,并且进一步优化该装置,解决了陶瓷基片夹持的不稳定性,降低了加工粉层对激光...

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【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 激光打孔技术的应用
    1.3 陶瓷基材料的激光打孔现状
    1.4 氧化铝陶瓷材料激光打孔工艺面临的难题
    1.5 课题来源和论文主要研究内容
        1.5.1 课题来源
        1.5.2 论文主要研究内容
2 激光微孔加工机理研究
    2.1 激光的光束特性
    2.2 激光加工原理
        2.2.1 激光吸收
        2.2.2 材料的熔化与汽化
        2.2.3 等离子体
    2.3 激光打孔一般规律
        2.3.1 激光打孔方法分类
        2.3.2 激光打孔扫描装置分类
    2.4 激光与陶瓷基材料作用机理
    2.5 本章小结
3 实验设备搭建以及实验方案设计
    3.1 实验设备搭建与介绍
        3.1.1 机械系统
        3.1.2 控制系统
        3.1.3 光路系统
        3.1.4 辅助系统
    3.2 光纤激光器
        3.2.1 光纤激光器结构
        3.2.2 激光器光斑确定
        3.2.3 光纤激光器特点
    3.3 双工位陶瓷基片夹具设计与改进
    3.4 实验设计及辅助仪器
        3.4.1 实验设计
        3.4.2 辅助测量观察设备
    3.5 本章小结
4 光纤激光陶瓷基片划线基础研究
    4.1 实验材料及材料处理
    4.2 激光划片实验方法与机理
    4.3 光纤激光对陶瓷基材料划片研究
        4.3.1 不同模式下激光对陶瓷基片划线影响
        4.3.2 最小划线宽度
        4.3.3 平均功率对划线的影响
    4.4 本章小结
5 光纤激光打孔工艺研究
    5.1 实验材料
    5.2 实验方法
    5.3 实验研究与分析
        5.3.1 重复频率对于孔径的影响
        5.3.2 扫描速度对于孔径的影响
        5.3.3 占空比对于孔径的影响
        5.3.4 离焦量对于孔径的影响
        5.3.5 气体压力对于孔径的影响
    5.4 正交实验优化设计
        5.4.1 明确实验目的
        5.4.2 确定试验因素、试验水平、列出因素水平表
        5.4.3 设计合适的正交表
        5.4.4 正交实验结果分析
        5.4.5 正交实验最优参数验证
    5.5 小结
6 总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文和取得的学术成果



本文编号：3976362