加工農業(yè)生產(chǎn)體系
玻璃的激光機切割速度快、精度高,定位準確�?缮a(chǎn)工藝禮品、面板鏡片機箱、模型玩具、廣告燈箱招牌展示用品、包裝盒等。
�、偾懈钚Ч茫呵锌诓挥没饞�,非常光滑、光亮,沒(méi)有鋸齒紋,可一次性切割壓克力厚度20mm
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管質(zhì)量好、壽命長(cháng):國產(chǎn)機中較好的激光管,不但性能穩定,壽命也很長(cháng)(約8~14個(gè)月),功率85W,包用半年
�、壅麢C性能優(yōu)越:可每天24小時(shí)連續不停機工作,寶島原裝導軌,準確耐用
�、芮懈钏俣瓤欤喝缬糜谇懈�3mm厚度的壓克力板材粵銘激光行業(yè)應用解決方案
激光應用于切割和焊接薄金屬板已有30年了,通過(guò)聚焦光束局部地加熱材料。這種方法靈活性好,經(jīng)濟效益高,在很多工業(yè)應用領(lǐng)域大放異彩。其實(shí)玻璃有比金屬更低的熱傳導,所以激光應該可以順理成章地應用于玻璃的切割。事實(shí)上,一些公司早在70年代即開(kāi)始發(fā)展成套系統,當時(shí)使用的是千瓦輸出功率水平的CO2激光器。但是,因為功率水平高,對玻璃造成不容忽視的熱影響,以致融化局部材料,所以當時(shí)的激光切割技術(shù)難以保證整齊、平滑的切割邊緣,在許多應用場(chǎng)合中,仍然需要打磨切割邊緣。同時(shí),當時(shí)CO2激光器的價(jià)格非常昂貴,令人生畏�;涖懠す庑袠I(yè)解決方案
激光引致分離
近來(lái),一些工程人員和學(xué)者發(fā)現了應用較低功率的激光器使玻璃分離,同時(shí)不對玻璃造成融化等熱影響的玻璃切割方法。這種方法說(shuō)來(lái)復雜,涉及細節技術(shù)很多,其基本原理是利用激光引致的應力使玻璃"分離"。期間,得益于封離型CO2激光器技術(shù)的發(fā)展和成熟,激光切割玻璃技術(shù)更顯得經(jīng)濟、實(shí)用。
在我們的研究中,使用平均輸出功率為150W的CO2激光器(Coherent公司的K-150型),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(xiàn)兩側的均勻的和較優(yōu)化的分布。玻璃強烈地吸收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,相對玻璃表面移動(dòng)激光光點(diǎn)形成所需的切割線(xiàn)。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力紋樣分布(設定的切割線(xiàn)),同時(shí)又不會(huì )將玻璃融化。
激光切割中另一個(gè)關(guān)鍵部件是淬火氣(水)嘴,隨著(zhù)激光光點(diǎn)的移動(dòng),淬火氣(水)嘴將冷空氣(水)吹到玻璃表面,對受熱區域進(jìn)行快速淬火,玻璃將沿著(zhù)應力非常大的方向產(chǎn)生斷裂,從而將玻璃沿著(zhù)設定的方向分離�;涖懠す獾窨虣C
切割機打標機
需要說(shuō)明的是,為了引發(fā)玻璃產(chǎn)生斷裂,需要首先用機械法在切割線(xiàn)的起點(diǎn)劃出微小的起始裂痕。
選擇不同的激光功率、光點(diǎn)掃描速度等加工參數,應力引致的斷裂高層度可達100微米到數毫米,意味著(zhù)使用激光法可一步切割高層度為100微米到數毫米的玻璃。
因為這個(gè)過(guò)程依賴(lài)于熱致機械應力,斷裂高層度和切割速度與材料本身的膨脹系數很有關(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較小應為3.2x10-6K-1,所幸的是,多數普通玻璃都滿(mǎn)足這個(gè)要求。
與傳統的機械切割法相比,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,不需要后續的清潔和打磨。并且,激光引致的分離過(guò)程產(chǎn)生高度度、自然回火的邊緣,沒(méi)有微小裂痕。使用這種方法,避免了不可預料的裂痕和殘破,降低了次品率,提高了產(chǎn)量。邊緣質(zhì)量
定性地描述在一張1.5毫米厚的玻璃片上三個(gè)不同的切痕之間的動(dòng)態(tài)差異。玻璃切割的邊緣干凈沒(méi)有裂片和裂痕,不需要后續處理工序。因為激光是非接觸工具,沒(méi)有工具的磨損問(wèn)題,從而可保證持續、均勻的切割厚度和邊緣質(zhì)量。作為比較,3(b)顯示了使用金屬輪進(jìn)行切割的邊緣,可以看到沿著(zhù)切割線(xiàn)存在各種殘余張力成份。3(c)是金剛石砂輪切割的結果,可看到很多微小的裂痕,對于許多應用來(lái)說(shuō),需要打磨切割邊緣。
為了定量地評價(jià)邊緣質(zhì)量,根據ISO3274,應使用Stylus輪廓測量?jì)x對激光切割的邊緣進(jìn)行測量。有地位測量顯示,平均粗糙度(Ra)小于0.5微米。
邊緣強度
因為邊緣質(zhì)量,以及加熱/淬火過(guò)程中的自然回火效應,激光切割的邊緣強度非常高。Jena的Otto-Schott-Insititut研究所根據DIN5230011參數做了單獨的測試,相關(guān)數據已公開(kāi)發(fā)布。采用這種新方法,與機械法加工后又打磨的樣品相比,邊緣強度提高了30%左右。
厚度和切割速度
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、以及激光器的輸出功率。在這個(gè)測試中,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(xiàn)切割,速度為500mm/秒。作為比較,硬質(zhì)金屬輪切割同樣厚度同種玻璃的速度可達1500mm/秒。但是,即使是在注重速度的應用中,這種差異也將被激光切割所帶來(lái)的經(jīng)濟性和質(zhì)量?jì)?yōu)勢所彌補。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。
曲線(xiàn)切割
因為裂痕是準確地沿著(zhù)激光光束所劃出的痕跡,激光引致的分離可以切劃出非常準確的曲線(xiàn)圖案。事實(shí)上,我們所做的實(shí)驗也證明了無(wú)論直線(xiàn)或是曲線(xiàn),激光切割都能連續地、準確地完成設定圖案,重復性可達+50μm。所以激光可以進(jìn)行曲線(xiàn)和三維圖形的準確切割�;涖懠す庑袠I(yè)應用解決方案
應用
長(cháng)遠來(lái)說(shuō),激光引致的分離技術(shù)將在許多玻璃的切割應用中取代機械法。近期,激光切割已在下述的三個(gè)應用領(lǐng)域中顯示強大的技術(shù)優(yōu)勢,它們是:CRTS,平板顯示,以及汽車(chē)的風(fēng)擋玻璃等的切割等。
有些應用需要對玻璃進(jìn)行特殊的后續處理,比如,某些
安全玻璃元件須經(jīng)溫度硬化處理,以及多數帶硅鍍層的平板顯示器元件必須經(jīng)過(guò)溫度退火等。激光引致分離法也配合這些特殊的后處理,我們用激光法切割了100個(gè)4mm厚的玻璃片,在特殊熱處理過(guò)程中,沒(méi)有一片被破壞。