玻璃是产业材料,目前已应用在国民经济的诸多行业,如汽车业、医疗、显示器、电子产品等,小到几微米的小型光学过滤器、笔记本电脑平板显示器的玻璃衬底,大到汽车业或建筑业等大规模制造领域所用的大尺寸的玻璃板。玻璃种类繁多,常见的为钠钙玻璃,也称为碱性玻璃,主要用于汽车业、建筑业及家用器具领域,一般厚度为1.6~110mm。厚度为1mm或不足1mm的玻璃称为硼硅玻璃或者非碱性玻璃,主要用于平板显示器与电子产品领域。
随着技术进步,激光微加工能够实现越来越多的功能,如精密钻孔,精细切割,选择性材料去除等等,而且有更多新的应用、新的概念正在被提出、实践和导入工业化生产。激光是对各类材料进行微观精密加工的理想工具,它与工件无直接作用力,不易损伤产品,CAD图纸直接导入快速便捷,对于部分应用是传统方式无可比拟的高效率(如密集钻孔等),没有排放和废弃物、环保等优点。
激光切割是利用经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、烧蚀或达到燃点,同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质,从而实现将工件割开。激光切割属于热切割方法之一。激光切割时割炬与工件无接触,不存在工具的磨损。加工不同形状的零件,不需要更换“刀具”,只需改变激光器的输出参数。
实行激光玻璃切割应用两种方法:
一、熔融切割法:
利用玻璃处在软化的温度下具有较好的塑性和延展性,用聚焦的CO2激光或者紫外激光照射到软化的玻璃表面,激光具有的较高的能量密度会导致玻璃融化,然后用气流吹走熔融的玻璃,产生沟槽,从而实现玻璃的熔融切割。
二、裂纹控制法,这是一种常用的激光切割方法:
1、对玻璃表面进行激光加热,较高的能量会使该处的温度急剧升高,表面产生较大的压应力,但该压应力不会使玻璃产生破裂;
2、对该区域进行急剧的冷却,一般采用冷却气体或者冷却液,急剧的降温会使玻璃表面产生较大的温度梯度和较大的拉应力,这个拉应力会使玻璃表面沿着预定划线的方向开始破裂,实现玻璃的切割。