Исследование и разработка процесса изготовления пластин заданной толщины из хрупких материалов методом лазерного параллельного термораскалывания, страница 9

5. Развитие параллельной трещины от шлифованного края стекла.

В нарушенном слое, возникающем при шлифовании стекла свободным абразивом, микроскопические трещины имеют коническую форму [справ технолога-оптика], близкую к форму трещин, возникающих после ударника. Возникла идея проверить, будет ли развиваться параллельная трещина от таких дефектов. Был взят кусок стекла, отшлифованный абразивом М160. Как оказалось, трещина не развивается, и с понижением скорости движения луча поверхность стекла повреждается так, как будто конические трещины, расширяясь, пересекаются между собой. Сделан вывод, что трещины нарушенного слоя слишком малы и расположены слишком близко друг другу и не подойдут для развития параллельной трещины.

6. Микротрещина по краю стекла

Предполагалось, что микротрещина «доколется» лучом и параллельная трещина будет продолжением микротрещины. Возможно несколько вариантов расположения микротрещины:

1)  микротрещина на торце материала, при доколе трещина распространяется параллельно поверхности;

2)  микротрещина на поверхности материала, расположенная наклонно к поверхности. При докалывании трещина распространяется сначала вглубь, затем параллельно поверхности.

В первом случае микротрещина, расположенная в 1 мм от поверхности и имеющая глубину также 1 мм на стекле толщиной 5 мм, вместо того, чтобы породить параллельную трещину, расширяется, и кусок стекла выламывается с поверхности материала. Возникает неплохая ступенчатая фаска, которую можно применить где-нибудь ещё, но не параллельная трещина.

Для предотвращения раскрывания трещины  её края удерживались зажимами. Так как сделать лапки, надежно держащие стекло и захватывающие его на длине менее 1 мм (а лучше 0,3 мм) было трудно, трещина скреплялась по краям, но это не принесло ожидаемого эффекта, потому, что жесткость отделяемой балки 1х1 мм2 оказалась недостаточной, и она выгибалась под лучом, раскрывая трещину. Дальнейшие успехи в этом направлении смогут быть получены при создании в 1 мм от края стекла микротрещину глубиной 3-4 мм.

По второму направлению результаты несколько лучше. Удалось создать (наклоняя эллиптический пучок и отводя в сторону форсунку) микротрещину, наклоненную на 30 градусов от вертикали. С вероятностью 40-50% от неё образовывалась параллельная трещина.

(вставить фото)

Достоинства: простота, уменьшение необрабатываемого участка материала;

Недостатки: введение дополнительного начального дефекта для образования микротрещины, сложность управления наклонной микротрещиной, плохая повторяемость процесса, требуется поворачивать объектив или иным образом изменять геометрию пучка.

Технология выглядит следующим образом:

1)  алмазной пирамидкой создается начальный дефект для микротрещины;

2)  повернув заготовку (или объектив) по направлению большой оси пучка плюс несколько градусов (как требуется для получения наклонной микротрещины), делается микротрещина;

3)  заготовка поворачивается на 90 градусов и делается параллельная трещина.

7. Зарождение от другой параллельной трещины.

Одна параллельная трещина может зарождаться от другой, идущей перпендикулярно или под некоторым углом к перпендикуляру. Это свойство полезно при обработке больших площадей материала или для получения пластин переменной толщины. При одинаковых режимах проведения резов толщина отделяемого реза у трещин, проводимых вторыми, больше, чем у тех, от которых они зародились.

(вставить фото пластины с двумя перп трещинами)

(вставить таблицу с данными скор-глубина первой – глубина второй)

Действует то же правило, что и у ударника: чем сильнее начальный дефект, тем глубже пройдет параллельная трещина.