日期:2019-07-01 来源:激光世界,Beyondlaser
工业玻璃广泛用于平板显示制造(FPD)以及汽车和建筑领域的传统窗口应用中。在所有这些行业中,切割玻璃的需求越来越大 ,同时要求切割过程具有更高的精度 、更高的速度 、更大的灵活性(如切割曲线和图案) 、更低的环境影响和更低的总体成本。各种基于激光的切割方法 ,在技术上特别适用于满足这些不断提升的要求 。
一直以来用机械工具刀来切割,以一种可控的方式将玻璃沿刻痕分离开来 。但是针对于精密切割要求来说,这种机械切割方法会沿着切割边缘产生微裂纹和碎屑,也会产生崩边 。随着玻璃基板变得越来越薄(<1mm) ,或是需要切割复杂的形状和图案时 ,机械切割方法可能还需要各种后处理步骤(如研磨 、抛光)来缓解上述问题 ,这必然会增加额外的生产时间和成本 。此外 ,这些工艺也可能对环境产生负面影响 ,如产生碎屑或需要大量清洁水 。
随着科技的进步和激光的广泛应用 。激光切割也可以减少加工步骤 ,因为它不需要任何后续的清洁或研磨 。 二氧化碳(CO2)激光切割机 已经在玻璃切割中使用多年 。因为所有的玻璃对CO2激光器输出的10.6µm的光都有着极强的吸收 ,因此聚焦光束会在玻璃表面或其附近引发快速加热。为了产生切口 ,玻璃相对于激光束平移 ,液体或空气通过喷嘴喷射到玻璃上 ,以让玻璃快速冷却。由此产生的热冲击会让玻璃形成连续的切缝 。对于较薄的玻璃 ,这种切缝可以完全穿透整个玻璃基板,直接完成切割 ;对于较厚的玻璃 ,则还需要使用第二次激光切割或使用机械步骤才能完成切割 。
另外值得重要提示的是现今 超快激光在玻璃切割 中的完美应用 。在所谓的“成丝切割”中 ,使用红外激光器进行大面积加热的激光玻璃切割方法,利用了聚焦的超快激光器(其脉冲宽度在 皮秒 范围或更短)的极高的功率密度 ,一束超快激光在玻璃基板上聚焦成一个非常小的点 。并在玻璃中形成长达数毫米的 、较为稳定的光丝 。光丝间的间距为3~7µm 。这些光丝会使材料变弱 ,并实现干净的切割 。 飞秒脉冲激光切割机 的使用 ,解决了皮秒激光器在玻璃成丝切割中的一个潜在局限性 。具体来说,市场对切割含有一种以上材料的多层基板或层压板的需求日益增长 ,典型的应用是切割带有聚酰亚胺或PET涂层的玻璃 。在许多情况下 ,这需要使用皮秒激光器来切割玻璃 ,并使用另一种激光工艺来切割其他材料。
综上所述 ,当今更为复杂和苛刻的玻璃切割应用 ,需要改进古老的切割技术 。在许多情况下 ,激光切割已被证明能够提供满足当下切割要求的诸多特性 。然而 ,激光玻璃切割实际上是一个涵盖多种不同技术的广泛领域,每一种技术都有其独特的特征和优势。