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罗悉激光:CO2激光切割氧化铝陶瓷

hth官方来源:罗悉激光2023-10-20我要评论(0)

材料介绍什么是氧化铝陶瓷材料?氧化铝陶瓷是一种以高纯度氧化铝(Al2O3)为原料制备而成的陶瓷材料,是应用最广泛的技术陶瓷(或称先进陶瓷、工程陶瓷)材料。氧化铝陶瓷特...

材料介绍

什么是氧化铝陶瓷材料?

氧化铝陶瓷是一种以高纯度氧化铝(Al2O3)为原料制备而成的陶瓷材料,是应用最广泛的技术陶瓷(或称先进陶瓷、工程陶瓷)材料。


氧化铝陶瓷特性

  • 高温稳定性:无负载时的工作温度为1000至1500°C。

  • 密度低:仅为3.5g/cm3;是钢铁的一半;重量轻。

  • 高硬度和耐磨性:洛氏硬度为HRA80-90;耐磨性是锰钢的266倍。

  • 良好的电绝缘性:常温电阻率为1015Ω·cm,绝缘强度为15kV/mm。

  • 热导率:20至30 W/MK,适用于导热和散热应用。


应用领域

  • 电子行业:底板、基片、陶瓷膜、绝缘件等。

  • 航空航天:飞机的阻热材料、耐热保护材料;替换火箭及涡轮发动机的高温结构件来减轻设备自重。

  • 医疗器械:医疗装置、人工关节、牙科设备等。

  • 汽车制造:发动机中的隔热材料、密封件、传感器及减震装置等。

  • 机械工程:轴承、密封件、耐磨部件等。


CO 2 激光器切割氧化铝陶瓷测试

01
样品描述


材质
氧化铝陶瓷
厚度
2.0mm、2.3mm、3.0mm、5.5mm以及6.8mm.
测试目的
1. 了解CO 2激光器在切割氧化铝陶瓷时的适用性。
2. 了解切割后的边缘质量。


02
测试过程


主要测试参数:
激光器型号 SR 15i & OEM 65iX
功率 参见以下测试过程
波长 10.6μm
频率 250Hz-10kHz
聚焦透镜
2.5英寸
喷嘴内径
2mm
辅助气体类型
压缩空气
辅助气体压力
3.5-6Bar


测试过程和结果


  • 1) 2.0mm氧化铝陶瓷



推荐参数:

激光器型号 SR 15i
功率 130W
占空比 40%
频率 700Hz
辅助气体 3.5Bar 压缩空气
切割速度 500mm/min


结果
:切割质量良好,边缘光滑干净。


2)
2.3mm氧化铝陶瓷


推荐参数:

激光器型号 SR 15i
功率 130W
占空比 40%
频率 500Hz
辅助气体 6Bar 压缩空气
切割速度 350mm/min


结果
:切割边缘光滑干净。

3) 3.0mm氧化铝陶瓷

推荐参数1:

激光器型号 SR 15i
功率 75W
占空比 20%
频率 500Hz
辅助气体 6Bar 压缩空气
切割速度 10mm/min

推荐参数2:

激光器型号 OEM 65iX
功率 120W
占空比 10%
频率 250Hz
辅助气体 6Bar压缩空气
切割速度 30mm/min

结果:出色的切割质量,边缘光滑无挂渣。


4) 5.5mm氧化铝陶瓷

推荐参数:

激光器型号 OEM 65iX
功率 120W
占空比 10%
频率 250Hz
辅助气体 6Bar压缩空气
切割速度 10mm/min

结果:切割质量良好,边缘光滑干净,没有明显挂渣和变色。



5)
6.8mm 氧化铝陶瓷
推荐参数:

激光器型号 OEM 65iX
功率 200-210w
占空比 15%
频率 1.25kHz-2kHz
辅助气体 6Bar压缩空气
切割速度 10mm/min

结果:切割的边缘质量良好。


03
测试结论

1.CO2激光器是否可以切割氧化铝陶瓷材料?
经过测试和分析,当选用合适的功率、占空比、频率、加工速度和辅助气压时,CO2激光器可以有效地切割氧化铝陶瓷材料。
2.切割后的边缘质量如何?
在切割2mm-6.8mm的氧化铝陶瓷片时,均可以得到较好的切割质量,边缘光滑干净,极少出现挂渣。

补充结论和建议:

  • 采用降低频率、占空比和加工速度的方法,有助于减少热积累,降低材料内部的应力,有效预防裂缝和裂纹的出现,以上测试均以最佳切割质量作为基准展开。
  • 对于厚度< 5mm 的氧化铝陶瓷片,激光束的焦点应该放在材料的表面,而对于厚度> 5mm的氧化铝陶瓷片,焦点应略低于表面1-1.5mm处,这有助于更有效地将激光能量传递到材料内部,实现更均匀的热分布,减少热应力,从而优化切割质量,并有效减少开裂和底部挂渣出现的可能性。
  • 高气压(6bar)可以有效减少底部挂渣以及材料边缘的碳化现象,此外,还可以考虑使用氧气作为辅助气体。
  • 对于所有的氧化铝陶瓷的加工,都建议在激光传输光路中加装后反射隔离装置(ATFR),以防止反射光束对于光学器件的损伤。


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