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、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較小，所以在制作液晶顯示屏的過程中涉及到對液晶玻璃基板的切割，并對它的切割質(zhì)量及切割效率要求較高，因為它切割質(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，加工比較困難。用傳統(tǒng)的機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械力還會

2、對元器件造成內(nèi)在的破壞，并在進行曲線切割時，加工工序復(fù)雜、成本高。而激光的熱裂法切割能避免機械切割方法的不足，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)，具有一定的工程實際意義。
　　在分析總結(jié)國內(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)，與時間和載荷類型無關(guān)，因而在對激光切割液晶玻璃這類瞬態(tài)問題進行分析時，可以免除求每一瞬時作用下裂尖的應(yīng)力強度因子所需作的有限元分析或邊界元分析，使計算過程大大簡化，計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

4、理、裂紋的擴展機理及擴展條件。
　　其次，對權(quán)函數(shù)法求裂尖的應(yīng)力強度因子的基本原理進行了介紹，進而引出熱權(quán)函數(shù)法，并對其進行數(shù)值算法的推導(dǎo)及化簡，接著對程序開發(fā)的步驟及開發(fā)過程中權(quán)函數(shù)及偏導(dǎo)數(shù)的有限元計算方法、數(shù)值積分計算方法進行了相應(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有限元軟件對激光的切割過程進行模擬，得到其切割過程中溫度場的分布規(guī)

5、律，并研究了激光切割參數(shù)對溫度場的影響，為實際切割過程中激光參數(shù)的選取提供參考。運用熱權(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)力強度因子的變化歷程，從應(yīng)力強度因子的角度研究熱裂法的機理，進而利用該技術(shù)研究了激光參數(shù)、裂紋的長度、基板的尺寸、初始溫度及邊界條件對切割的影響。
　　最后，通過正交試驗法分析了激光功率、光斑半徑及掃描速度對切割能力影響的大小，并通過實驗驗證了在激光熱裂法切割液晶玻璃的過程中激光參數(shù)的選取對裂紋擴展