玻璃是一種重要的產(chan) 業(ye) 材料，應用在國民經濟的諸多行業(ye) ，如汽車業(ye) 、建築業(ye) 、醫療、顯示器、電子產(chan) 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(ye) 或建築業(ye) 等大規模製造領域所用的大尺寸的玻璃板。玻璃種類繁多，最常見的為(wei) 鈉鈣玻璃，也稱為(wei) 堿性玻璃，主要用於(yu) 汽車業(ye) 、建築業(ye) 及家用器具領域，一般厚度為(wei) 1.6～10mm。厚度為(wei) 1mm或不足1mm的玻璃稱為(wei) 硼矽玻璃或者非堿性玻璃，主要用於(yu) 平板顯示器與(yu) 電子產(chan) 品領域。  

玻璃顯著的特點是硬脆性，給加工帶來很大的困難。傳(chuan) 統的玻璃切割采用硬質合金或金剛石刀具，其切割流程一般為(wei) ：首先用金剛石刀尖或硬質合金砂輪或高硬度金屬輪，在玻璃的表麵劃出一條刻痕，再采用機械手段將玻璃沿著刻痕線分割開。用砂輪或機械輪在玻璃上進行刻劃的過程中，產(chan) 生沿著切割方向的切向張力，從(cong) 而可使玻璃沿著劃痕裂開。這種方法切割的結果是：邊緣不平滑、有微小裂痕，材料上殘存不對稱邊緣應力及殘留碎屑等。對於(yu) 很多應用，碎屑和局部應力所造成的微小裂痕將造成器件的失靈，所以必須進行切後邊緣的打磨與(yu) 拋光，以強化邊緣。另外，機械輪加工中還需要輔助劑輔助切割，輔助劑也有可能粘在成品邊緣，需要過水清洗或超聲波清洗等處理。後續處理工序以及低成品率（發生不確定的裂痕）等都將增加成品玻璃製品的造價(jia) 。 

當今，對於(yu) 玻璃製品的質量要求越來越高，必須實現更為(wei) 精密、細致的加工結果，因為(wei) 傳(chuan) 統工藝已經很難達到無微裂紋及邊緣質量方麵的要求，所以迫切需要玻璃切割的技術創新。激光切割技術已經成熟，在金屬板材與(yu) 管材、有機板材與(yu) 管材等材料的切割方麵，獲得了成功的應用，使傳(chuan) 統的製造技術得到了很大程度的改造與(yu) 提升。而玻璃是無機材料，熱傳(chuan) 導率很低，從(cong) 理論上講用激光加工應該有較好的結果。這也就使得激光切割玻璃的技術發展起來。  

2 激光切割玻璃的原理  

激光切割玻璃的方法從(cong) 原理上可以分為(wei) 兩(liang) 種：一種是熔融（蒸發）切割法，另一種是裂紋控製法。  

（1）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麵，激光具有的較高的能量密度會(hui) 導致玻璃融化，然後用氣流吹走熔融的玻璃，產(chan) 生溝槽，從(cong) 而實現玻璃的熔融切割。

 （2）裂紋控製法 

這是一種常用的激光切割方法。第一步，對玻璃表麵進行激光加熱，較高的能量會(hui) 使該處的溫度急劇升高，表麵產(chan) 生較大的壓應力，但該壓應力不會(hui) 使玻璃產(chan) 生破裂；第二步，對該區域進行急劇的冷卻，一般采用冷卻氣體(ti) 或者冷卻液，急劇的降溫會(hui) 使玻璃表麵產(chan) 生較大的溫度梯度和較大的拉應力，這個(ge) 拉應力會(hui) 使玻璃表麵沿著預定劃線的方向開始破裂，實現玻璃的切割。

 3 用於(yu) 切割玻璃的激光選擇 

     現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、可靠性以及是否利於(yu) 係統集成等。CO₂激光器發射的激光波長為(wei) 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麵15μm吸收層所吸收，所以玻璃激光切割係統都配置CO2激光器。關(guan) 於(yu) 激光功率正如前述，不需要很高，平均功率為(wei)  100～500W（取決(jue) 於(yu) 玻璃的厚度）的CO2激光器都適用於(yu) 玻璃切割應用。具體(ti) 的器件可根據不同的情況，選擇封離型玻璃管CO2激光器或CO2射頻激光器。封離型玻璃管CO2激光器技術成熟，完全封離，不需要氣體(ti) 補充，不需要維修和定期維護，能滿足玻璃切割的基本要求，且成本低，經濟而實用；射頻激光器的光束模式好，外型尺寸較小，集成簡單，操作方便，激光器的輸出靈活可控，輸出的脈衝(chong) 能量、脈寬以及重複頻率等都可被實時控製，而不影響光束的聚焦，因而激光加工的參數可以根據不同種類、不同厚度的玻璃的特性進行實時優(you) 化。 

4 CO2激光切割技術的特點

（1）切割質量好。 切口寬度窄（一般為(wei) 0.1～0.5mm）、精度高（一般孔中心距誤差0.1～0.4mm，輪廓尺寸誤差0.1～0.5mm）、切口表麵粗糙度好（一般Ra為(wei) 12.5～25μm），切縫一般不需要再加工即可焊接。  

（2）切割速度快。 例如采用2kW激光功率，8mm厚的碳鋼切割速度為(wei) 1.6m/min；2mm厚的不鏽鋼切割速度為(wei) 3.5m/min，熱影響區小，變形極小。  

（3）清潔、安全、無汙染大大改善了操作人員的工作環境。 當然就精度和切口表麵粗糙度而言，CO₂激光切割不可能超過電加工；就切割厚度而言難以達到火焰和等離子切割的水平。但是就以上顯著的優(you) 點足以證明：CO₂激光切割已經和正在取代一部分傳(chuan) 統的切割工藝方法，特別是各種非金屬材料的切割。它是發展迅速，應用日益廣泛的一種先進加工方法。

5、激光切割玻璃的優(you) 越性  

激光引致應力切割技術超越了傳(chuan) 統的玻璃切割/分離技術，通過適當的加熱和冷卻工藝，激光束可在玻璃上精確加熱一條直線或曲線，隨後再噴射冷氣或氣液混合物加以冷卻。這種熱誘張力會(hui) 產(chan) 生精確的玻璃裂隙，從(cong) 而實現高質量的切割邊緣。這種切割方法的主要優(you) 勢在於(yu) ：精度高；不產(chan) 生微裂紋、破碎或碎片問題；玻璃的邊緣抗破裂性極高；玻璃邊緣保持了光學性能；無需衝(chong) 洗、打磨、拋光，從(cong) 而降低了製造成本；不會(hui) 造成材料損耗等。 

激光切割玻璃具備加工速度快、精度高、參數設置簡單等明顯優(you) 勢，成為(wei) 大批量加工的選擇。因為(wei) 激光是非接觸工具，沒有磨損問題，從(cong) 而可保證持續、均勻的切割厚度和邊緣質量。權威測量顯示，平均粗糙度（Ra）小於(yu) 0.5μm。因為(wei) 邊緣質量優(you) 秀以及自然回火效應，激光切割的邊緣強度非常高，與(yu) 機械法加工後又打磨的樣品相比，邊緣強度提高30%左右。 激光切割避免了側(ce) 麵裂縫，不僅(jin) 邊緣的抗衝(chong) 擊強度增強，整體(ti) 組件強度通常能提高80%，從(cong) 而顯著改善部件抗損壞的能力。材料強度的提高減少了損壞與(yu) 損失的可能性，也減少了由於(yu) 潛在的產(chan) 品瑕疵而過早的在現場出現故障的問題。這對產(chan) 品設計而言是一大優(you) 勢，設計者不僅(jin) 可以使用更輕、更薄的材料，而且還不影響產(chan) 品使用壽命。  

6、激光切割玻璃技術的用途  

玻璃激光切割新技術推廣並移植到大批量的生產(chan) 線中，經過了長時間的工程應用驗證，不僅(jin) 得到了技術可行的充分證明，而且取得了明顯的經濟效益。可以用於(yu) 大量地生產(chan) 各種各樣的小玩具、飾品、擺掛件和生活用的玻璃製品。在下述的情況下，如：存在玻璃破碎危險的產(chan) 品的生產(chan) ；電子行業(ye) 中用於(yu) 裝有玻璃的通訊移動產(chan) 品的製造；包含薄玻璃易碎部件的產(chan) 品，如傳(chuan) 感器、觸控板或玻璃外殼，又如：研發新產(chan) 品，需要新的加工手段來實現創新特征；希望減少加工步驟來降低生產(chan) 成本；現有的生產(chan) 遇到經濟壓力需要巨大的生產(chan) 方式改良等，玻璃激光切割新技術都成為(wei) 首選。

玻璃激光切割是一項創新技術，已在電子、汽車、建築行業(ye) 得到應用（顯示器、手機平板的屏幕、汽車的車窗、擋風玻璃等），同時該技術能用在加工其他易碎材料，如製造電子行業(ye) 晶圓的陶瓷材料，其他半導體(ti) 行業(ye) 常見的材料等都有望成為(wei) 激光引致應力切割加工的對象。在節能減排要求的大環境下，下一個(ge) 最具潛力的應用行業(ye) 將是太陽能產(chan) 業(ye) 。 相信激光切割技術會(hui) 越來越成熟，激光切割玻璃的技術的發展也將會(hui) 越來越好。