激光雕刻切割機(jī)加工傳統(tǒng)玻璃與有機(jī)玻璃的新技術(shù)工藝

　　【中國(guó)幕墻網(wǎng)】最新激光機(jī)研究人員發(fā)現(xiàn)了使玻璃分離的低功率的激光器，解決了激光打標(biāo)機(jī)在玻璃切割中對(duì)玻璃造成融化等熱影響的新工藝技術(shù)。用co2激光雕刻切割機(jī)加工傳統(tǒng)玻璃與有機(jī)玻璃的新技術(shù)工藝使加工速度提高2至3倍。

　　一、co2激光打標(biāo)雕刻機(jī)加工傳統(tǒng)玻璃

　　新技術(shù)使利用使用平均輸出功率為150W的封離式CO2激光器直接在玻璃上打出輪廓鮮明的高質(zhì)量的標(biāo)記成為可能，這是一種可以取代昂貴的固體激光器和傳統(tǒng)玻璃打標(biāo)方法的技術(shù)(25W CO２激光器即可滿足大多數(shù)在玻璃上打標(biāo)的要求)。CO２激光器通過(guò)破壞玻璃表面在玻璃上打標(biāo)，因而在玻璃上出現(xiàn)一定數(shù)量的裂紋是允許的，但過(guò)量的裂紋會(huì)導(dǎo)致標(biāo)記不清晰、材料強(qiáng)度潛在變?nèi)酰�更�?yán)重的是使基片變得疏松。

　　1.在激光打標(biāo)過(guò)程中通過(guò)聚焦光路在玻璃表面形成橢圓型的聚焦點(diǎn)，橢圓的聚焦焦點(diǎn)保證了激光能量在切割線兩側(cè)的均勻的和最優(yōu)化的分布。玻璃強(qiáng)烈地吸收10.6微米的激光，所以幾乎所有的激光能量都被玻璃表面15微米吸收層所吸收，相對(duì)玻璃表面移動(dòng)激光光點(diǎn)形成所需的切割線。選擇合適的移動(dòng)速度，保證既有足夠的激光熱量在玻璃上形成局部的應(yīng)力紋樣分布(設(shè)定的切割線)，同時(shí)又不會(huì)將玻璃融化， 封離型CO2激光器技術(shù)的發(fā)展和成熟，激光切割機(jī)玻璃技術(shù)更顯得經(jīng)濟(jì)、實(shí)用。一種方法是采用多次激光輻射，采用一次激光輻射可在玻璃上產(chǎn)生一種輪廓鮮明的可見(jiàn)標(biāo)記，但裂紋和應(yīng)力圖案的方向?qū)⑾虼怪庇诩す庖苿?dòng)的方向擴(kuò)展。標(biāo)記打印后短時(shí)間內(nèi)甚至幾天后，這些垂直于激光移動(dòng)方向的裂紋將形成新的裂紋，利用多次激光輻射，使與標(biāo)記區(qū)域相鄰的區(qū)域通過(guò)熱傳導(dǎo)被加熱，從而使這些區(qū)域形成應(yīng)力梯度，減少二次破裂的可能性，擴(kuò)展到原標(biāo)記外附近區(qū)域形成碎片，從而影響標(biāo)記的清晰度，另一種是采用離散點(diǎn)形成環(huán)狀裂紋，一次激光輻射在熔成氧化硅玻璃和石英玻璃上打標(biāo)比較有效，因?yàn)檫@兩種材料膨脹系數(shù)很低。最后一種是產(chǎn)生龜裂狀表面裂紋：采用這種方法在鈉鈣玻璃和硼硅酸鹽玻璃上打標(biāo)十分有效。

　　2.因?yàn)檫@個(gè)過(guò)程依賴于熱致機(jī)械應(yīng)力，斷裂深度和切割速度與材料本身的膨脹系數(shù)很有關(guān)系。一般說(shuō)來(lái)，適用于激光法進(jìn)行切割的玻璃的膨脹系數(shù)最小應(yīng)為3.2x10-6K-1，所幸的是，多數(shù)普通玻璃都滿足這個(gè)要求。利用一系列環(huán)狀裂紋形成文字、條形碼、方塊或矩形碼以及其他形狀碼圖案。玻璃通過(guò)加熱和冷卻循環(huán)產(chǎn)生低密度環(huán)狀裂紋。玻璃加熱時(shí)產(chǎn)生膨脹擠壓周?chē)�材料，�?dāng)溫度升高到玻璃軟化點(diǎn)溫度時(shí)，玻璃快速膨脹形成一個(gè)低密度材料的凸出玻璃表面的圓頂。加熱后玻璃收縮到初始表面位置，但是這個(gè)弛豫時(shí)間正是整個(gè)低密度形成的時(shí)間，使其無(wú)法恢復(fù)到軟化溫度之前的起始位置。

　　3.采用同樣的加熱和冷卻過(guò)程，通過(guò)聚焦光束局部地加熱材料，都是使某一特定體積的玻璃表面發(fā)生變化。但是第三種方法所用光斑的尺寸比較大，在兩種密度區(qū)域接合處的界線沒(méi)有環(huán)狀裂紋方法那樣分明。這種方法產(chǎn)生的標(biāo)記不是立即就能看得見(jiàn)的，要求稍微加壓之后才開(kāi)始沿激光標(biāo)記區(qū)域產(chǎn)生格狀裂紋。用所產(chǎn)生的無(wú)碎片龜裂狀條紋填充圖案形成文字、圖形和各種碼。因?yàn)檫@種方法要求純質(zhì)表面，所以用高質(zhì)量的汽車(chē)玻璃能打標(biāo)出清晰的標(biāo)記。

　　二、co2激光雕刻切割機(jī)加工有機(jī)玻璃

　　有機(jī)玻璃對(duì)激光切割的邊緣進(jìn)行測(cè)量。權(quán)威測(cè)量顯示，平均粗糙度(Ra)小于0.5微米， 與傳統(tǒng)的機(jī)械切割法相比，這種新的方法有幾個(gè)重要的優(yōu)點(diǎn)。首先，這是一步即可完成的、干燥的加工過(guò)程。邊緣光滑整齊，不需要后續(xù)的清潔和打磨。并且，激光引致的分離過(guò)程產(chǎn)生高強(qiáng)度、自然回火的邊緣，沒(méi)有微小裂痕。使用這種方法，避免了不可預(yù)料的裂痕和殘破，降低了次品率，提高了產(chǎn)量。邊緣質(zhì)量。

　　在加工有機(jī)玻璃時(shí)，激光機(jī)切割速度快、精度高，定位準(zhǔn)確。可生產(chǎn)工藝禮品、面板鏡片機(jī)箱、模型玩具、廣告燈箱招牌展示用品、包裝盒等。切割效果好：切口不用火拋，非常光滑、光亮，沒(méi)有鋸齒紋，可一次性切割壓克力厚度20mm ；限制切割速度的有3個(gè)因素：玻璃的厚度、材料的熱膨脹系數(shù)、以及激光器的輸出功率。在這個(gè)測(cè)試中，我們使用150W輸出功率的CO2激光器切割a=7.2 x 10-6、厚度為1.1mm的玻璃，直線切割，速度為500mm/秒。切割速度快比較，硬質(zhì)金屬輪切割同樣厚度同種玻璃的速度可達(dá)1500mm/秒。但是，即使是在注重速度的應(yīng)用中，這種差異也將被激光切割所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)性和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)所彌補(bǔ)。同時(shí)，我們都相信，進(jìn)一步的加工過(guò)程優(yōu)化以及采用更高輸出功率的激光器進(jìn)行切割都會(huì)容易地將加工速度提高2至3倍。