Дипломная работа на тему: Исследование процесса управляемого лазерного термораскалывания силикатных стекол

Введение

Стекло - один из наиболее распространенных материалов, широко используемых практически во всех областях человеческой деятельности. Это обусловлено его уникальными свойствами: прозрачностью в видимом диапазоне спектра, достаточной прочностью и возможностью использования в качестве конструкционного материала, стойкостью против воздействия окружающей среды и многих агрессивных сред, гибкой технологичностью, позволяющей относительно простыми средствами изготовлять изделия самой различной формы и назначения, гигиеничностью, эстетической привлекательностью и т. п. Поэтому стекло выпускается в крупных промышленных масштабах и его изготовлению, обработке и применению уделяется огромное внимание [1].

Особое место занимает стекло в электровакуумном производстве и приборостроении. Помимо перечисленных, в данном случае используются его превосходные вакуумные, электроизоляционные и теплоизоляционные свойства. Благодаря этому стекло очень широко используется для изготовления оболочек и конструктивных элементов электровакуумных и газоразрядных приборов, термометров и других измерительных устройств, в микроэлектронике, а также в технологическом оборудовании для производства указанных приборов.

Основными физическими свойствами стекла, предопределяющими методы его изготовления и обработки, являются хрупкость при нормальной температуре и высокая пластичность, плавно меняющаяся в широком диапазоне температур, начиная от температуры стеклования (размягчения). Следствием этих свойств являются основные методы обработки стекла: тепловая обработка в процессе формования изделий и сварки деталей в узлы, направленное нарушение прочности стекла с помощью тепловых, абразивных и твердосплавных инструментов с последующим его разламыванием по намеченному контуру и шлифовка с целью обеспечения высокой точности изготовления стеклянных изделий. Эти технологические процессы известны с древних времен и доведены в настоящее время до максимальной простоты и совершенства.

Тем не менее, в связи с появлением новой лазерной техники представляется целесообразным разработка и дальнейшее исследование технологических процессов обработки стекла в качестве рабочего инструмента, в которых выступает лазерное излучение, так как решение этих задач в стекольной промышленности традиционными методами связано с серьезными трудностями. Дело в том что, тепловой, и механический методы обработки стекла базируются на искусстве рабочих и нередко сопровождаются технологией, недостаточно полно обеспеченной с инженерной точки зрения. По этим причинам используемые в промышленности методы обработки стекла являются в большой степени субъективными, трудно поддаются автоматизации и требуют широкого применения ручного труда, особенно при необходимости обеспечения высокой точности изготовления стеклянных изделий.

Проблема высокоточной резки стеклоизделий становится особенно актуальной с освоением и расширением массового выпуска новых приборов, например, ряда электровакуумных приборов, электронно-оптических преобразователей, в конструкции которых используются стеклянные изделия с высокими требованиями к геометрической точности и качеству торцевой поверхности.

В последнее время одним из наиболее эффективных методов прецизионного раскроя стекла и других материалов электронной техники признан метод лазерного термораскалывания. Разработка лабораторных работ позволяющих изучить различные модификации метода лазерного термораскалывания является актуальной задачей.

Оглавление

- Введение

- Методы лазерной размерной обработки хрупких неметаллических материалов

- Описание экспериментального оборудования

- Лазерный технологический комплекс

- Инструментальный микроскоп БМИ-1Ц

- Лабораторная работа Исследование процесса управляемого лазерного термораскалывания силикатных стекол

- Теоретические сведения

- Практические задания

- Требования к оформлению отчета Заключение

- Список использованной литературы

Заключение

Заключение

лазерный микроскоп инструментальный термораскалывание

В данной курсовой работе представлена лабораторная работа по исследованию управляемого лазерного термораскалыванию силикатных стекол. Она предназначена для учащихся физического факультета по специальности "Физическая электроника".

В ходе лабораторной работы студенты изучают процесс управляемого термораскалывания, а также получают образцы и обрабатывают данные полученные при различных технических параматрах.

Список литературы

1. Мачулка, Г. А. Лазерная обработка стекла / Г. А. Мачулка. М.: Сов. радио, 1979. 136 с.

2. Лазерная техника и технология в 7 кн.: учеб. пособие для вузов / А. Г. Григорьянц, А. А. Соколов; под ред. А. Г. Григорьянца. - М.: Высш. шк, 1988. Кн. 4 Лазерная обработка неметаллических материалов. 191 с.

3. Кондратенко, В. С. Лазерное управляемое термораскалывание хрупких материалов: курс лекций / В. С. Кондратенко. - М.: МГАПИ, 2004. 88 с.

4. Кондратенко, В.С. Исследование и разработка процесса резки стекла методом лазерного управляемого термораскалывания: дис. … канд. техн. наук 05.17.11 / В. С. Кондратенко. - М. , 1983. - 179 с.

5. Шалупаев, С. В. Термоупругие поля, формируемые в твердых телах световыми и звуковыми потоками: дис. … канд. физ.-матем. наук 01.04.05 / С. В. Шалупаев. - Мн, 1987. 157 с.

6. Шершнев, Е. Б. Разработка и внедрение новых эффективных процессов в производство стеклоизделий с применением лазерной технологии: дис. … канд. техн. наук 05.17.11 / Е. Б. Шершнев. М, 1990. - 145 с.

7. Lumley, R. М. Controlled separation оf brittle materials used а laser / R. М. Lumley // J. Оf the Amer. Cer. Soc. 1968. - Vol. 49, № 9. - Р. 850 854.

8. Initiation оf а controlled fracture: pat. № 3610871 US, МПК H01L 21/28 / R. М. Lumley; assignee Western Electric Company Incorporated.; заявл. 19.02.70; опубл. 05.10.71. / [Electronic resource] Mode оf access: http://patft.uspto.gov. - Date оf access: 12.05.2013

9. Способ резки неметаллических материалов: пат. 2024441 РФ, МКИ 5 C03B33/02 / В. С. Кондратенко; заявитель В. С. Кондратенко; заявл. 04.02.92; опубл. 12.15.94 / [Электронный ресурс]. - 2007. - Режим доступа: www.fips.ru - Дата доступа: 12.05.2013

10. Способ притупления острых кромок изделий: пат. 2163226 РФ, МКИ 5 C03B33/02 / В. С. Кондратенко; заявитель В. С. Кондратенко. - №2000116613/03; заявл. 06.28. 00; опубл. 02.20.01 // Официальный бюллетень "Изобретения, полезные модели" [Электронный ресурс]. - 2007. - Режим доступа: www.fips.ru. - Дата доступа: 12.05.2013.

11. Способ резки листового стекла: заявка 93028964 РФ, МКИ 6 С 03B 33/02 / В. П. Стрекалов. В. С. Кондратенко, В. И. Гундяк; заявитель акционерное общество "Кристалл". - №93028964; заявл. 06.01.93; опубл. 06720.95. / [Электронный ресурс]. - 2007. - Режим доступа: www.fips.ru - Дата доступа: 12.05.2013.

12. Баринов, С. М. Прочность технической керамики / С. М. Баринов, В. Я. Шевченко. - М.: Наука, 1996. - 159 с.

13. Управляемое гибридное светолазерное термораскалывание стекол / В. К. Сысоев [и др.] // Письма в ЖТФ. - 2007. Т. 33, вып. 1. - С. 54 59.

14. Severing оf glass оr vitrocrystalline bodies: пат. 3935419 США, C03B 33/00 / Е. Lambert, J. Lambert, В. Longueville; заявитель Glaverbel-Mecaniver S.А. № 05/405,597; заявл. 10. 11. 73; опубл. 01. 27. 76. / [Electronic resource] Mode оf access: http://patft.uspto.gov. - Date оf access: 12.05.2013.

15. Увеличение эффективности лазерной резки диэлектрических материалов с металлизированной поверхностью / Б. В. Бокуть [и др.] // Электронная техника. Сер.7. Технология, организация производства и оборудование. 1988. Вып. 4 (149). - С. 3 5.

16. Tsai, С. Laser cutting оf thick ceramic substrates by controlled fracture technique / С. Tsai, Н. Chen // Journal оf materials processing technology. - 2003. Vol. 136. Р. 166 173.

17. Tsai, С. Laser milling оf cavity in ceramic substrate by fracture-machining element technique / С. Tsai, Н. Chen // Journal оf materials processing technology. - 2003. Vol. 136. - Р. 158 165.

18. Tsai, С. Machining а smooth surface оf ceramic material by laser fracture machining technique / С. Tsai, С. Оu // Journal оf Materials Processing Technology. - 2004. Vol. 156. - Р. 1797 1804.

19. Combined laser-scribing and laser-breaking for shaping оf brittle substrates: пат. 6744009 США, B23K 26/14 / J. Xuan, С. Shih; заявитель Seagate Technology LLC. - № 10/227751; заявл. 08. 27. 02; опубл. 09. 01. 04. / [Electronic resource] Mode оf access: http://patft.uspto.gov. - Date оf access: 12.05.2013.

20. Шалупаев, С. В. Лазерное разделение стекла в плоскости, параллельной поверхности / С. В. Шалупаев, Е. Б. Шершнев, Ю. В. Никитюк // Известия Гомельского государственного университета имени Ф. Скорины. - 2001. № 6 (9). - С. 114 - 117.

21. Шалупаев, С. В. Комбинированное лазерное термораскалывание / С. В. Шалупаев, Е. Б. Шершнев, Ю. В. Никитюк // Лазерная физика и спектроскопия: материалы IV Междунар. конф. по лазерной физике и спектроскопии, Гродно, 4 - 8 окт. 1999 г. / НАНБ, мин. обр. РБ, БРФФИ, Гродн. гос. ун-т.; под ред. В. К. Кононенко [и др.]. - Гродно, 1999. - Ч.2.- С. 177 - 179.

22. Особенности процесса лазерного термораскалывания при дополнительном воздействии потока горячего воздуха / С. В. Шалупаев, Ю. В. Никитюк, А. А. Середа, А. С. Побияха // Взаимодействие излучений с твердым телом: материалы 7-й Междунар. конф., Минск, 26 - 28 сентября 2007 г. / Бел. гос. универ., НАНБ, МО РБ, БРФФИ, Белорусское физическое общество; под ред. В. М. Анищика [и др.]. - Минск, 2007. - С. 68 70.