질화규소(Si₃N₄) 레이저 절단에 보조 가스가 필요한지 여부는 재료 밀도와 두께에 따라 다릅니다.
1. 적용 시나리오
----다공성, 저밀도 Si₃N₄(8mm): 공기 및 특수 매개변수를 사용하여 1kW QCW 레이저(피크 3kW)로 절단할 수 있습니다. 품질이 허용됩니다.
----고밀도, 핫프레스 Si₃N₄(8mm): 10kW 피크 레이저를 사용하더라도 질소 보조가 권장됩니다. 공기는 피해야 합니다.
2. 주요 원칙
8mm 두께의 Si₃N₄의 경우 레이저 절단에는 열 제거 및 가스화가 포함됩니다. 보조 가스는 세 가지 중요한 역할을 합니다.
-------용융/기화 잔류물 제거: 고온에서는 용융된 Si 및 SiO2가 생성됩니다. 가스가 없으면 절단 부분이 막혀 불완전한 절단이나 치핑이 발생합니다.
----냉각 및 균열 방지: 두꺼운 보드는 높은 열 응력을 축적합니다. 가스는 열을 운반하여 파손 및 가장자리 부서짐을 방지합니다.
----산소를 배제하여 산화방지: 공기나 O2가 산화층을 형성하여 절단면을 검게 만들고 거칠기를 증가시키며 강도를 감소시킵니다.
3. 보조가스 선택
----고순도 질소(N2, 99.99%): 가장 일반적이고 비용 효율적입니다. 산화를 방지하고 잔해물을 날려버리며 냉각되어 깨끗한 상처를 남깁니다. 압력: 0.6–0.8 MPa. 클립, 포지셔닝 클램프, 복잡한 부품, 반도체 및 NEV 부품에 적합합니다.
----고순도 아르곤(Ar, 99.999%): 불활성이고 열 영향을 받는 부분이 더 작으며 치핑이 거의 없는 매우 부드러운 절단이 가능합니다. 자동차 등급 및 고정밀 기판에 이상적이지만 비용이 많이 듭니다.
----공기 또는 O2 금지: 검게 변색된 절단, 버, 심각한 치핑을 유발합니다. 정밀 세라믹에는 허용되지 않습니다.
4. 실제 매개변수
----레이저 유형: 섬유 레이저/UV 피코초
----보조 가스: 고순도 N₂, 0.7MPa
----전력: 파이버 레이저 500-1000W
----절단 방법: 레이어드 링 절단, 균열 방지를 위해 3~4회 통과
----초점: 음의 초점(재료 표면 아래)은 균일한 절단을 보장합니다.
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