边缘质量
定性地描述在一张1.5毫米厚的玻璃片上三个不同的切痕之间的动态差异。玻璃切割的边缘干净没有裂片和裂痕,不需要后续处理工序。因为激光是非接触工具,没有工具的磨损问题,从而可保证持续、均匀的切割厚度和边缘质量。作为比较,3(b)显示了使用金属轮进行切割的边缘,可以看到沿着切割线存在各种残余张力成份。3(c)是金刚石砂轮切割的结果,可看到很多微小的裂痕,对于许多应用来说,需要打磨切割边缘。
为了定量地评价边缘质量,根据ISO3274,应使用Stylus 轮廓测量仪对激光切割的边缘进行测量。权威测量显示,平均粗糙度(Ra)小于0.5微米。
边缘强度
因为边缘质量优秀,以及加热/淬火过程中的自然回火效应,激光切割的边缘强度非常高。Jena 的Otto-Schott-Insititut 研究所根据DIN5230011 参数做了独立的测试,相关数据已公开发布。采用这种新方法,与机械法加工后又打磨的样品相比,边缘强度提高了30%左右。
厚度和切割速度
限制切割速度的有3个因素:玻璃的厚度、材料的热膨胀系数(见图2)、以及激光器的输出功率。在这个测试中,我们使用150W 输出功率的CO2 激光器切割a=7.2 x 10-6 、厚度为1.1mm的玻璃,直线切割,速度为500mm/秒。作为比较,硬质金属轮切割同样厚度同种玻璃的速度可达1500mm/秒。但是,即使是在注重速度的应用中,这种差异也将被激光切割所带来的经济性和质量优势所弥补。同时,我们都相信,进一步的加工过程优化以及采用更高输出功率的激光器进行切割都会容易地将加工速度提高2至3倍。
曲线切割
因为裂痕是精确地沿着激光光束所划出的痕迹, 激光引致的分离可以切划出非常精确的曲线图案。事实上,我们所做的实验也证明了无论直线或是曲线,激光切割都能连续地、精确地完成设定图案,重复性可达+50μm。所以激光可以进行曲线和三维图形的精确切割。
应用
长远来说,激光引致的分离技术将在许多玻璃的切割应用中取代机械法。近期,激光切割已在下述的三个应用领域中显示强大的技术优势,它们是:CRTS,平板显示,以及汽车的风挡玻璃等的切割等。
有些应用需要对玻璃进行特殊的后续处理,比如,某些安全玻璃元件须经温度硬化处理,以及多数带硅镀层的平板显示器元件必须经过温度退火等。激光引致分离法也配合这些特殊的后处理,我们用激光法切割了100个4mm 厚的玻璃片,在特殊热处理过程中,没有一片被破坏。
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