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激光切割玻璃的原理与工艺

  2020-06-22         Chris         8707

超细激光聚焦头获得的微米级光束具有峰值功率密度。当光束作用于玻璃材料时,光束中心处的光强比边缘处的光强低
原则
超细激光聚焦头获得的微米级光束具有峰值功率密度。束作用于玻璃材料时,光强度的中心梁低于边缘,所以材料的折射率中心变化多,在边缘,光束的中心的传播速度是慢于边缘,和梁出现非线性光学克尔效应产生自聚焦,继续提高功率密度。在达到一定的能量阈值之前,材料会产生低密度等离子体,降低材料的中心折射率并使光束散焦。在实际切割玻璃中,可优化调焦系统和焦距,实现重复调焦/散焦过程,形成稳定的穿孔。
长丝切割是一种可行的工艺。激光行业有成熟的解决方案。同时,在显示行业也得到了广泛的应用。超高速激光束在玻璃材料中传播时,同时存在克尔自聚焦和等离子体散焦现象。在两者之间的动态平衡下,光束可以实现长距离传播,并在材料中形成微米级的孔,在玻璃中可以延伸几毫米。直线电机控制玻璃工件相对于激光束的运动,产生若干均匀间隔的细丝,通过优化细丝间距产生沿直径方向的微裂纹。通过对微裂纹玻璃施加特殊作用,可提高微裂纹处的应力,使玻璃沿微裂纹破碎,达到切断的目的。
在玻璃加工中,激光光斑可以通过光学衍射器件形成“长丝状”。根据不同的玻璃厚度,需要有相应的焦深长度的切割头。通过设备的z轴调整激光聚焦位置,确定激光切割玻璃样品的聚焦。软件生成切割图文件,玻璃样件通过直线电机沿图文件路径移动进行激光切割,得到对应图下的大块玻璃切割样件。然后对整页玻璃切割产品进行清洗、强化、丝印等玻璃后处理工艺,最后采用特定的分割方法得到一定形状的小块玻璃。此外,产品调试完成后,可直接将参数保存到软件参数库中,然后可根据相应玻璃样品的类型和厚度直接调用,并对产品进行切割。

 


过程:
玻璃是一种重要的工业材料,在许多行业,如汽车、建筑、医疗、显示、电子产品、小型小滤光器、一台笔记本电脑,几微米到平板玻璃衬底,大型汽车行业或大规模建设和大尺寸的玻璃制造业使用。
玻璃的显著特点是其硬度和脆性,这给加工带来了很大的困难。传统的玻璃切割方法采用硬质合金或金刚石刀具,广泛应用于许多场合。切割过程分为两个步骤。首先,使用金刚石刀头或硬质合金砂轮在玻璃表面产生裂纹。在此之后,下一步是沿着裂纹线机械地分离玻璃。
用这种方法做标记和切割有一定的缺陷。材料的去除会导致碎屑、碎片和微裂纹的形成,这会降低刃口的强度,需要再次进行清洗。由于机械力产生的分割线通常不垂直于玻璃表面,因此产生的深裂纹通常不垂直于玻璃表面。此外,施加在薄玻璃上的机械力造成的生产损失也是一个不利因素。

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