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激光切割技術(shù)在玻璃上的使用
閱讀：1081 發(fā)布時間：2021-9-14 
玻璃是產(chǎn)業(yè)材料，已有上千年的發(fā)展歷史。目前，玻璃已應(yīng)用在國民經(jīng)濟的諸多行業(yè)，如汽車業(yè)、醫(yī)療、顯示器、電子產(chǎn)品等，小到幾微米的小型光學過濾器、筆記本電腦平板顯示器的玻璃襯底，大到汽車業(yè)或建筑業(yè)等大規(guī)模制造領(lǐng)域所用的大尺寸的玻璃板。玻璃種類繁多，常見的為鈉鈣玻璃，也稱為堿性玻璃，主要用于汽車業(yè)、建筑業(yè)及家用器具領(lǐng)域，一般厚度為1.6～110mm。厚度為1mm或不足1mm的玻璃稱為硼硅玻璃或者非堿性玻璃，主要用于平板顯示器與電子產(chǎn)品領(lǐng)域。
玻璃是較為透明的固體物質(zhì)，在熔融時形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，冷卻過程中粘度逐漸增大并硬化而不結(jié)晶的硅酸鹽類非金屬材料。玻璃顯著的特點是硬脆性，給加工帶來很大的困難。當今，對于玻璃制品的質(zhì)量要求越來越高，必須實現(xiàn)更為精密、細致的加工結(jié)果。傳統(tǒng)的玻璃加工方法是機械刀劃割。但機械刀劃割工效低、效果差、易碎，容易鈍化，破損更換。很難達到無微裂紋及邊緣質(zhì)量方面的要求，所以迫切需要玻璃切割的技術(shù)創(chuàng)新。目前行業(yè)有一種新的玻璃加工方法。
隨著技術(shù)進步，激光微加工能夠?qū)崿F(xiàn)越來越多的功能，如精密鉆孔，精細切割，選擇性材料去除等等，而且有更多新的應(yīng)用、新的概念正在被提出、實踐和導入工業(yè)化生產(chǎn)。激光是對各類材料進行微觀精密加工的理想工具，它與工件無直接作用力，不易損傷產(chǎn)品，CAD圖紙直接導入快速便捷，對于部分應(yīng)用是傳統(tǒng)方式的高效率（如密集鉆孔等），沒有排放和廢棄物、環(huán)保等優(yōu)點。
激光切割是利用經(jīng)聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、燒蝕或達到燃點，同時借助與光束同軸的高速氣流吹除熔融物質(zhì)，從而實現(xiàn)將工件割開。激光切割屬于熱切割方法之一。激光切割時割炬與工件無接觸，不存在工具的磨損。加工不同形狀的零件，不需要更換“刀具”，只需改變激光器的輸出參數(shù)。激光切割過程噪聲低，振動小，無污染。
實行激光玻璃切割目前應(yīng)用兩種方法：一是熔融切割法，利用玻璃處在軟化的溫度下具有較好的塑性和延展性，用聚焦的CO2激光或者紫外激光照射到軟化的玻璃表面，激光具有的較高的能量密度會導致玻璃融化，然后用氣流吹走熔融的玻璃，產(chǎn)生溝槽，從而實現(xiàn)玻璃的熔融切割。二是裂紋控制法，這是一種常用的激光切割方法。1、對玻璃表面進行激光加熱，較高的能量會使該處的溫度急劇升高，表面產(chǎn)生較大的壓應(yīng)力，但該壓應(yīng)力不會使玻璃產(chǎn)生破裂；2、對該區(qū)域進行急劇的冷卻，一般采用冷卻氣體或者冷卻液，急劇的降溫會使玻璃表面產(chǎn)生較大的溫度梯度和較大的拉應(yīng)力，這個拉應(yīng)力會使玻璃表面沿著預定劃線的方向開始破裂，實現(xiàn)玻璃的切割。
現(xiàn)在切割玻璃加工工藝一般都是選用CO2激光器。選擇適宜的激光器，考慮的因素包括波長、輸出功率、光束模式、靈活性、費用、可靠性以及是否利于系統(tǒng)集成等。CO2激光器發(fā)射的激光波長為10.6μm，而玻璃能強烈地吸收波長10.6μm的激光，幾乎所有的激光能量都被玻璃表面15μm吸收層所吸收，所以玻璃激光切割系統(tǒng)幾乎都配置CO2激光器。
玻璃激光切割是一項創(chuàng)新技術(shù)，已在電子、汽車、建筑行業(yè)得到應(yīng)用（顯示器、手機平板的屏幕、汽車的車窗、擋風玻璃等），同時該技術(shù)能用在加工其他易碎材料，如制造電子行業(yè)晶圓的陶瓷材料，其他半導體行業(yè)常見的材料等都有望成為激光切割加工的對象。在節(jié)能減排要求的大環(huán)境下，下一個具有潛力的應(yīng)用行業(yè)將是太陽能產(chǎn)業(yè)。相信激光切割技術(shù)會越來越成熟，激光切割玻璃的技術(shù)的發(fā)展也將會越來越好。
