При натяжении менее 1 кг параллельная трещина не зарождается. При натяжении 2 кг и более материал растрескивается, когда по месту удара проходит пучок лазера, и параллельная трещина также не возникает.
Существует зависимость между скоростью, на которой образуется параллельная трещина, и усилием натяжения пружины ударника. При слишком неглубоком дефекте параллельная трещина не образуется вовсе. При слишком глубоком дефекте воздействие лазерного излучения оказывается настолько сильным, что материал разрушается под лучом по сделанной трещине. Здесь параллельная трещина выходит на поверхность, и жесткость материала не удовлетворяет условиям образования напряжений. Для стекла толщиной 10 мм оптимальным является усилие 1-1,25 кг.
Достоинства способа: простота устройства, возможность простой механизации процесса нанесения дефекта, хорошая повторяемость.
Недостатки: на материале образуется ступенька, площадь материала используется не полностью.
Особенностью способа является образование в начале параллельной трещины выступа – части материала, находящейся до места дефекта. Выступ нужно устранять каким-нибудь другим способом, либо делать следующие трещины так, чтобы они захватывали с собой выступы с предыдущих. В первом случае не удается избавиться от операций механической обработки пластин. Во втором случае ухудшается технологичность процесса резки.
3.2.5 Зарождение с помощью микровзрывов в стекле под действием твердотельного лазера.
Излучение лазера, прозрачное для обрабатываемого материала, фокусируется на определенной глубине под поверхностью. В этой точке плотность мощности превышает предел лучевой прочности материала, и материал разрушается, образуя хорошо видимое нарушение структуры. От места разрушения во все стороны расходятся трещины.
Рисунок 3.10 Фотография образца начального дефекта
Параллельная трещина не развивается от такого начального дефекта. Вместо этого происходит дальнейшее разрушение трещин, образовавшихся в результате нанесения дефекта. Такое поведение объясняется наличием трещин в материале, расположенных перпендикулярно поверхности. При нагреве лазерным лучом напряжения растяжения разрушат материал, благодаря созданным концентраторам напряжений. Требуются дальнейшие исследования для разработки такого способа создания микровзрывов лазером, при котором они могут служить началом микротрещины. Предполагается, что должна будет создаваться структура, подобная конической трещине от ударника, без трещин, расположенных перпендикулярно поверхности, или, по крайней мере, таких, чтобы структура материала была наиболее ослаблена в направлении распространения параллельной трещины.
Рисунок 3.11 Схема нанесения начального дефекта с помощью Nd:YAG лазера
На рис. 3.11: 1 – пучок излучения лазера λ=1,064 мкм, средняя мощность 10 Вт, импульс с длительностью 1 мс, частота повторения 100 Гц; 2 – объектив, f’ = 25 мм; 3 – обрабатываемый материал (стекло М1); 4 – область начального дефекта в стекле.
(добавить)
3.2.6 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. Глубина нарушенного слоя образца составляла 100-200 мкм.
Рисунок 3.12 Схематичный рисунок конических трещин
(скопировать из справочника)
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.
3.2.7 Зарождение от микротрещины по краю материала.
Использование микротрещины для зарождения параллельной трещины базировалось на предположении, что микротрещина «доколется» лучом и параллельная трещина будет продолжением микротрещины. Теоретически, возможно несколько вариантов расположения микротрещины:
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.