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解析激光切割技術在玻璃行業的應用

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解析激光切割技術在玻璃行業的應用

發布日期:2019-10-30 作者: 點擊:

玻璃是一種重要的材料,廣泛應用于汽車工業、建筑業、醫療、顯示器和電子產品等國民經濟的許多行業,用于汽車工業或建筑業等大型制造檔案中的大型玻璃面板。工業領域,小到幾微米的濾光片,筆記本電腦平板顯示器的玻璃基板。

玻璃有許多種類型。常見的是堿石灰玻璃,又稱堿性玻璃,主要應用于汽車工業、建筑業和家用電器領域。厚度一般為1.6-10毫米,1毫米及以下的玻璃稱為硼硅酸鹽玻璃或非堿性玻璃,主要用于平板顯示器和電子產品領域。

玻璃具有硬脆的特點,給加工帶來很大的困難。傳統的玻璃切割使用硬質合金或金剛石刀具。切割工藝一般如下:首先用金剛石刀尖或硬質合金砂輪或高硬度金屬砂輪在玻璃表面劃一道劃痕,然后用機械方法沿刻線將玻璃劈開。

用砂輪或機械輪在玻璃上劃線時,沿切割方向產生切向張力,使玻璃沿劃痕開裂,這種切割方法的結果是邊緣不光滑,有微小的裂紋和和材料上的殘余碎片等。對于許多應用,碎片和局部應力引起的微小裂紋會導致設備故障,因此必須對邊緣進行拋光。此外,還需要輔助劑來協助切割機械輪的加工,輔料也可能粘在成品邊緣,需要水清洗或超聲波清洗等處理。后續的加工操作和低產量(例如不確定是否有裂紋)將增加制作玻璃制品的成本。

目前,玻璃制品的質量要求越來越高,必須達到更精確、更細致的加工效果。

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由于傳統工藝難以滿足微裂紋和邊緣質量的要求,迫切需要玻璃切割的技術創新。激光切割技術已經成熟,已成功應用于金屬板材、管材、有機板材等材料的切割,極大地改變和升級了傳統的制造技術。

玻璃是一種無機材料,其導熱系數很低。理論上講,激光加工應該有更好的效果,這也導致了激光切割玻璃技術的發展。

激光切割玻璃的方法原則上可分為兩種:一種是熔融(蒸發)切割法,另一種是裂紋控制法。

(1)熔切法:采用具有良好塑性和延展性的軟化溫度下的玻璃,在軟化后的玻璃表面用聚焦CO2激光或紫外線激光照射,激光能量密度高,導致玻璃熔化,然后用氣流吹走熔融玻璃。這樣就形成一個凹槽,實現了玻璃的熔切。

(2)裂紋控制方法,是一種常用的激光切割方法。一步,用激光加熱玻璃表面,高能量使溫度急劇升高,玻璃表面產生較大的壓縮應力。但壓縮應力不會導致玻璃破裂。在二步中,該區域進行快速冷卻,通常使用冷卻氣體或冷卻液。急劇的溫度下降會導致玻璃表面產生較大的溫度梯度和較大的拉伸應力。這種拉伸應力會使玻璃表面沿著預定的刻線裂開,從而實現玻璃的切割。


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