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你不得不知的玻璃激光切割工艺

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你不得不知的玻璃激光切割工艺

发布日期:2019-04-08 作者: 点击:

玻璃是一种重要的产业材料,应用在国民经济的诸多行业,如汽车业、建筑业、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。


  玻璃显著的特点是硬脆性,给加工带来很大的困难。传统的玻璃切割手段采用硬质合金或金刚石刀具,被广泛地用于许多应用当中,其切割流程分为两个步骤。首先玻璃被用金刚石刀尖或硬质合金砂轮,在玻璃的表面产生一条裂纹;之后,第二步就是采用机械手段将玻璃沿着裂纹线分割开。

玻璃

  然而,采用该方法进行划刻和切割存在着一些缺陷。材料的去除会导致碎屑、碎块和微裂痕的产生,使切割边缘的强度降低,从而需要再进行一道清理工序。由此工艺带来的深裂纹通常不会垂直于玻璃表面,原因在于机械力所生成的分割线一般是非垂直的。而且,机械力作用于薄玻璃带来的产量损失也是一个负面因素。


  以上这些缺陷能通过采用无应力玻璃以及进一步优化用于分割的工装得到改善。然而,对于垂直切割线和防止边缘碎屑/裂纹之间的系统性矛盾来说,要想完全避免仍不可能。激光技术的发展为这些质量问题带来了解决方案。


  与传统的机械切割工具不同,激光束的能量以一种非接触的方式对玻璃进行切割。该能量对工件的部分进行加热,使其达到预先定义的温度。该快速加热的过程之后紧接着进行快速冷却,使玻璃内部产生垂直向的应力带,在该方向出现一条无碎屑或裂纹的裂缝。因为裂缝只因受热而产生,而非机械原因而产生,所以不会有碎屑和微裂纹出现。因此,激光切割边缘的强度同传统划刻和分割方式相比是要更强的。精加工的需要也得到降低或根本不需要。另外,对出现玻璃碎块的状况也可完全避免。


  对于激光划刻来说,在激光束的加热及随后的冷却过程作用下,玻璃表面被划出一条深度大约为10mm(玻璃厚度的约10%)。玻璃随后能沿着划刻的方向被分割开来。因为该技术不产生任何玻璃碎块,切割边缘常见的毛边和低强度也得到了避免,后续的抛光和打磨的工序也不再需要了。更重要的是,相对传统方法分割的玻璃来说,经该手段加工的玻璃其耐碎度高达三倍。对于厚度在5mm至1mm之间的玻璃,即使是只用一步完成整体的切割也是可能的。


  分割以及后续的抛光、打磨、冲洗等步骤不再需要。切割边的强度能通过来自DIN-EN 843-1的标准化四点弯曲测试得到测量。一块玻璃被固定在两只滚轮上,在玻璃上表面通过另两个滚轮被用来产生所需的折弯力,在该作用力下玻璃能被分裂为两部分。该测试被重复大约100次,从而得到合适的关于分割可能性的可靠统计值。


  在大多数情况下,激光划线和切割是大批量加工的选择。其优势在于很高的加工速度、高精度,以及简单的参数设置。然而,在切割许多不同的线条和加工时间足够的情况下,整体切割是一种更有吸引力的方法,因其具有干式冷却方式并且没有附加的切割步骤。在这两种情况下都会产生高质量的切割边缘。可见如果采用激光切割玻璃,完全能够在节省时间的同时,带来加工质量的提高。


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