基于熱權(quán)函數(shù)技術(shù)的液晶玻璃熱裂法切割研究.pdf

1、液晶玻璃基板是液晶顯示器的關(guān)鍵元件，現(xiàn)已普遍應(yīng)用于監(jiān)視器、電視機(jī)、筆記本電腦及通訊設(shè)備中。原始的液晶玻璃基板尺寸很大，而應(yīng)用在顯示屏的尺寸相對(duì)較小，所以在制作液晶顯示屏的過程中涉及到對(duì)液晶玻璃基板的切割，并對(duì)它的切割質(zhì)量及切割效率要求較高，因?yàn)樗懈钯|(zhì)量的好壞，直接影響到液晶顯示器的顯示效果及使用壽命。液晶玻璃屬于脆性材料的范疇，具有硬度高、易碎等特點(diǎn)，加工比較困難。用傳統(tǒng)的機(jī)械切割方法獲得切割斷面質(zhì)量較差，且加工過程中施加的機(jī)械力還會(huì)

2、對(duì)元器件造成內(nèi)在的破壞，并在進(jìn)行曲線切割時(shí)，加工工序復(fù)雜、成本高。而激光的熱裂法切割能避免機(jī)械切割方法的不足，利用該方法獲得的切割斷面平直，并能夠通過數(shù)控編程實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的曲線切割，無需二次加工，可以大幅度的提高切割質(zhì)量及切割效率。因此，研究液晶玻璃的熱裂法切割技術(shù)，具有一定的工程實(shí)際意義。
　　在分析總結(jié)國(guó)內(nèi)外學(xué)者激光熱裂法切割技術(shù)的基礎(chǔ)上，本文利用熱權(quán)函數(shù)技術(shù)研究了液晶玻璃的熱裂法切割。熱權(quán)函數(shù)法是利用熱權(quán)函數(shù)與溫度乘積的積分來求

3、激光熱源作用下裂紋尖端應(yīng)力強(qiáng)度因子變化歷程的一種方法。由于熱權(quán)函數(shù)只與物體的幾何形狀及邊界條件有關(guān)，與時(shí)間和載荷類型無關(guān)，因而在對(duì)激光切割液晶玻璃這類瞬態(tài)問題進(jìn)行分析時(shí)，可以免除求每一瞬時(shí)作用下裂尖的應(yīng)力強(qiáng)度因子所需作的有限元分析或邊界元分析，使計(jì)算過程大大簡(jiǎn)化，計(jì)算效率得到極大提高。本文的主要內(nèi)容可以分為如下幾個(gè)方面:
　　首先，從傳熱學(xué)、熱彈性力學(xué)和斷裂力學(xué)的基本理論方面分析了CO2激光切割過程中激光與被切割的液晶玻璃的作用機(jī)

4、理、裂紋的擴(kuò)展機(jī)理及擴(kuò)展條件。
　　其次，對(duì)權(quán)函數(shù)法求裂尖的應(yīng)力強(qiáng)度因子的基本原理進(jìn)行了介紹，進(jìn)而引出熱權(quán)函數(shù)法，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)值算法的推導(dǎo)及化簡(jiǎn)，接著對(duì)程序開發(fā)的步驟及開發(fā)過程中權(quán)函數(shù)及偏導(dǎo)數(shù)的有限元計(jì)算方法、數(shù)值積分計(jì)算方法進(jìn)行了相應(yīng)的研究，最終利用FORTRAN語言在ABAQUS環(huán)境下開發(fā)出Ⅰ、Ⅱ復(fù)合型裂紋熱權(quán)函數(shù)法的程序系統(tǒng)。
　　再次，利用ABAQUS有限元軟件對(duì)激光的切割過程進(jìn)行模擬，得到其切割過程中溫度場(chǎng)的分布規(guī)

5、律，并研究了激光切割參數(shù)對(duì)溫度場(chǎng)的影響，為實(shí)際切割過程中激光參數(shù)的選取提供參考。運(yùn)用熱權(quán)函數(shù)技術(shù)求出激光切割液晶玻璃過程中裂紋尖端的應(yīng)力強(qiáng)度因子的變化歷程，從應(yīng)力強(qiáng)度因子的角度研究熱裂法的機(jī)理，進(jìn)而利用該技術(shù)研究了激光參數(shù)、裂紋的長(zhǎng)度、基板的尺寸、初始溫度及邊界條件對(duì)切割的影響。
　　最后，通過正交試驗(yàn)法分析了激光功率、光斑半徑及掃描速度對(duì)切割能力影響的大小，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在激光熱裂法切割液晶玻璃的過程中激光參數(shù)的選取對(duì)裂紋擴(kuò)展