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激光切割技術在玻璃中的應用

johnny 來源:fun88网页下载2018-10-16 我要評論(0 )   

玻璃是一種重要的產(chan) 業(ye) 材料,在中國已有上千年的發展曆史,它不僅(jin) 豐(feng) 富了我們(men) 的生活世界,更是促進了文明社會(hui) 的發展。目前,玻璃已

玻璃是一種重要的產(chan) 業(ye) 材料,在中國已有上千年的發展曆史,它不僅(jin) 豐(feng) 富了我們(men) 的生活世界,更是促進了文明社會(hui) 的發展。目前,玻璃已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,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。

 

玻璃是一種較為(wei) 透明的固體(ti) 物質,在熔融時形成連續網絡結構,冷卻過程中粘度逐漸增大並硬化而不結晶的矽酸鹽類非金屬材料。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。傳(chuan) 統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量方麵的要求,所以迫切需要玻璃切割的技術創新。目前行業(ye) 有一種新的玻璃加工方法,即:激光切割。

(圖片來源:德力激光)

如今,隨著技術進步,激光微加工能夠實現越來越多的功能,如精密鑽孔,精細切割,選擇性材料去除等等,而且有更多新的應用、新的概念正在被提出、實踐和導入工業(ye) 化生產(chan) 。激光是對各類材料進行微觀精密加工的理想工具,它與(yu) 工件無直接作用力,不易損傷(shang) 產(chan) 品,CAD圖紙直接導入快速便捷,對於(yu) 部分應用是傳(chuan) 統方式無可比擬的高效率(如密集鑽孔等),沒有排放和廢棄物、環保等優(you) 點。

(圖片來源:致凱捷)

激光切割是利用經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(yu) 光束同軸的高速氣流吹除熔融物質,從(cong) 而實現將工件割開。激光切割屬於(yu) 熱切割方法之一。激光切割時割炬與(yu) 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”,隻需改變激光器的輸出參數。激光切割過程噪聲低,振動小,無汙染。

 

實行激光玻璃切割目前應用兩(liang) 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。二是裂紋控製法,這是一種常用的激光切割方法。1、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;2、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。

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幾乎都配置CO2激光器。

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) 激光切割加工的對象。在節能減排要求的大環境下,下一個(ge) 具有潛力的應用行業(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。 

作者:老牛

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