Разработка технологии управляемого термораскалывания листового стекла излучением твердотельного лазера

• Автор: Малов, Илья Евгеньевич
• Шифр специальности: 05.03.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 185 с. : ил.

Содержание

Введение
Глава 1. Свойства стекла, методы его обработки и применение
1.1. Основные свойства промышленных стёкол
1.2. Методы разделки стекла
1.2.1. Механическая разделка стекла
1.2.2. Лазерная разделка стекла
1.3. Выводы по данным литературного обзора
1.4. Цели и задачи исследования
Глава 2. Экспериментальные и расчётные методики исследования
2.1. Использование экспериментального стенда в опытных исследованиях процесса УТР
2.2. Определение коэффициентов отражения и поглощения Борского флоат-стекла
2.3. Измерение отклонений трещины от заданной траектории
2.4. Метод расчёта полей перераспределения напряжений
Глава 3. Исследование механизма образования и развития
трещины в объёме стеклянной пластины при воздействии на неё излучением твердотельного лазера
3.1. Определение термонапряжённого состояния неограниченной пластины без трещин, нагреваемой линейным источником тепла
3.1.1. Распространение тепла в неограниченной стеклянной пластине

3.1.2. Вывод уравнения равновесия изотропной пластины
3.1.3. Расчёт и анализ силовых полей, вызванных мгновенным источником тепла в неограниченной пластине
3.2. Процесс зарождения трещины в стеклянной пластине в условиях термонапряжённого состояния, вызванного неподвижным лазерным излучением
3.2.1. Выбор критерия разрушения материала
3.2.2. Зарождение трещины в глубине тонкой пластины
3.2.3. Зарождение трещины на краю пластины
3.3. Процесс распространения трещины в силовом поле лазерного луча, перемещающегося вдоль поверхности стеклянной пластины
3.3.1. Поведение трещины на стадии стабильного роста
3.3.2. Поведение трещины на стадии завершения при приближении к краю пластины
3.4. Выводы по главе
Глава 4. Разработка технологии управляемого термораскалывания листового стекла излучением твердотельного
лазера
4.1. Оптимизация технологических параметров процесса УТР
4.2. Точность получаемых деталей и методы её повышения

4.3. Выбор режимов управляемого термораскалывания листового стекла
4.4. Определение практических возможностей
метода УТР
4.5. Выводы по главе
Общие выводы
Список литературы
Приложение

щине стеклянной пластины будет определяться теплопроводностны-ми характеристиками последней.
Как было показано в § 1.1, стекло обладает относительно низкой теплопроводностью. Вследствие чего, такой механизм нагрева приводит к существенному ограничению скорости процесса термораскалывания, так как при увеличении скорости нагрева (путём повышения мощности), начиная с определённого уровня, поглощённая энергия не успевает отводиться в глубь пластины, и происходит перегрев поверхности выше температуры стеклования. Такой перегрев недопустим, поскольку он приводит к релаксации термонапряжений, и как следствие этого, остановке роста трещины. Для определения мощности лазерного излучения, обеспечивающей разделение стекла со скоростью V, автором работы [3] приводится следующая зависимость:
Ат - коэффициент теплопроводности [Вт/(м*К)],
С - удельная теплоёмкость [Дж/(кг*К)],
ТСт ~ температура стеклования [К].
Формулу (1.11) можно использовать для расчёта режимов термораскалывания не только стекла, но и других хрупких материалов (ситаллов, керамики).
Поскольку на нагреваемой поверхности действуют максимальные напряжения, то трещина будет зарождаться на дефектах этой поверхности, и надежно управлять её распространением удается только при сравнительно небольших толщинах стекла. С увеличением толщины стекла зарождение трещины становится все более сложным, поскольку напряжений в поверхностных слоях стекла оказывается недостаточно для того, чтобы разрушить его на всю
(1.11)
где р - плотность стекла [кг/м3],