11、钠钙玻璃可控断裂与高平均功率超短脉冲激光高速加工金属

钠钙玻璃可控断裂与高平均功率超短脉冲激光高速加工金属

钠钙玻璃可控断裂

在钠钙玻璃的直线切割中，裂纹的扩展主要受基板边缘的影响，在切割路径的前缘和后缘会出现类似的侧边裂纹。

对接触区施加不同的加载力，并进行应力分析。结果表明，随着球透镜加载力的增加，法向应力和剪切应力的大小都会增加，法向应力在 x 轴上的分布变化显著，但接触加载对剪切应力的影响不明显。

在不同激光功率和接触力下，分别研究了光束中心和前缘（x = 0.375 mm 处，光束中心后方）沿 z 轴的法向应力分布。可以发现，随着接触力的增加，底面（z = 0）的拉应力增大，并且最大应力出现在激光通过 x = 0.375 mm 处的前缘。

直线切割的典型裂纹模式如下：
- 侧边裂纹总是出现在前缘和后缘，也可能随机出现在中间区域的直线裂纹上。
- 定义了三个区域的长度：前缘（区域 A）的裂纹长度为 LA，中间区域（区域 B）的直线切割长度为 LB，后缘（区域 C）的裂纹长度为 LC。

激光功率对裂纹分布的影响：
|参数|影响|
| ---- | ---- |
|LA|随着激光功率的增加而增加|
|LB|随着激光功率的增加而增加|
|LC|在本研究中，激光功率对其长度变化没有明显影响，平均约为 5 mm|
|Ds（中间区域的侧边裂纹数量）|不同激光功率下相似|

接触力对裂纹分布的影响：
- 在恒定激光功率下，接触力小于 15 N 时，中间区域的裂纹分布长度 LB 会增加。
- 球透镜加载力的增加会减小 LA 的长度，显著提高直线切割长度 LB。
- 后缘的裂纹分布长度