CO_(2) 레이저를 이용한 Soda lime glass의 절단특성 및 FEM 시뮬레이션 = CO_(2) laser cutting characteristics of soda lime glass and FEM simulation
저자
발행사항
인천 : 仁荷大學校 大學院, 2003
학위논문사항
학위논문(석사)-- 인하대학교 대학원: 기계공학과 고체 및 생산 공학전공 2003. 2
발행연도
2003
작성언어
한국어
주제어
KDC
552.3 판사항(4)
DDC
541.35 판사항(21)
발행국(도시)
인천
형태사항
iv, 70p. : 삽도 ; 27cm.
일반주기명
참고문헌수록
소장기관
본 연구는 일반 가정과 건축현장에서 사용되고 있는 Soda Llme Glass를 레이저를 이용한 절단 가공을 함으로써 수명연장을 가능하게 하기 위한 기초 연구를 수행하는데 목적이 있다. 유한요소법을 이용하여 레이저 절단 작업을 할 때 발생하는 온도분포이력. 열응력 분포, 그리고 열변형율을 예측하였다. 일반적으로 취성재료들은 온도의 변화에 상당히 민감한 반응을 한다는 원리를 사용하여 Glass의 레이저 절단 방식을 사용하고 있다.
본 연구에서는 저 출력 CO_(2)레이저를 이용하여 두께 3mm의 Soda Llme Glass의 절단 실험을 수행하였다 적절한 에너지의 흡수를 위하여 각각의 출력 범위에 따라 테이블의 이송속도를 변화시키면서 가공하였고 이때 발생하는 Vent와 균열의 진행에 대하여 연구하였다. 또한 유한요소 해석 프로그램인 ANSYS를 이용하여 적절한 모델링 생성과 격자망 구성으로 해석을 수행하여 모재에 발생되는 열의 분포와 응력, 변형율의 분포를 알아보고 균열의 발생과 진행 방향에 대하여 연구하였다.
레이저 절단 실험에서 레이저 출력이 25W, 이송속도가 9mm/s 일 때 최적의 절단면을 얻을 수 있었으며 그때의 절단면과 기계가공을 사용한 절단면의 진원도 측정을 수행하였을 때 레이저를 이용한 절단면이 우수한 절단품질을 가질 수 있었다. 유한요소법을 이용한 해석의 결과로 레이저에 의하여 접촉된 부분에서 고 열원이 발생을 하였고 이에 따라 국부적으로 응력이 발생하고 깊이 방향으로 균열이 진행하는 것을 알 수 있었다.
In this paper, laser cutting of the Soda Lime Glass used for general house and actual construction has been developed to increase the lifetime and to keep good environment.
The appropriate finite element method has been applied to predict the history of temperature field, thermal stress and thermal-strain for a simple fundamental laser cutting of glass. The laser cutting is very popular in the brittle materials since the brittle material are sensitive to a variation of temperature.
Experiment has been carried out for the 3mm thickness of Soda Lime Glass by using low power CO_2 laser. For each parameter of laser power, the table velocity has been changed. And Vent and propagation of crack are studied under various conditions. A finite element program, ANSYS, was successfully employed to obtain the numerical results corresponding to the thermal-stress and, strain distribution, and propagation of crack.
For the case of laser cutting, the optimum cutting speed is found to be 9mm/s at 25W laser power. Roughness of cutting section is better than that of conventional cutting.
Result of the FEM analysis showed a high temperature at contact point by laser which developed local stress and helped crack propagation more deeply.
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