文档介绍：王菲王哲(天津市激光技术研究所300192)[摘要]文章首先介绍了玻璃的应用领域和种类,传统的切割方法及存在的问题,继而提出了激光引致应力切割新方法及机理,探讨了玻璃激光切割系统的组成与选择,对新方法的优势进行了评价,并对其应用前景进行了分析。[关键词]玻璃切割激光引致应力前言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[1],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。玻璃种类繁多, 最常见的为钠钙玻璃,也称为碱性玻璃,主要用于汽车业、建筑业及家用器具领域,~10mm。厚度为1mm或不足1mm的玻璃称为硼硅玻璃或者非碱性玻璃,主要用于平板显示器(FPD)与电子产品领域。 玻璃显著的特点是硬脆性,给加工带来很大的困难。传统的玻璃切割采用硬质合金或金刚石刀具,其切割流程一般为:首先用金刚石刀尖或硬质合金砂轮或高硬度金属轮,在玻璃的表面划出一条刻痕,再采用机械手段将玻璃沿着刻痕线分割开。用砂轮或机械轮在玻璃上进行刻划的过程中,产生沿着切割方向的切向张力,从而可使玻璃沿着划痕裂开。这种方法切割的结果边缘不平滑、有微小裂痕,材料上残存不对称边缘应力及残留碎屑等。对于很多应用,碎屑和局部应力所造成的微小裂痕将造成器件的失灵,所以必须进行切后边缘的打磨与抛光,以强化边缘。另外,机械轮加工中还需要辅助剂辅助切割,辅助剂也有可能粘在成品边缘,需要过水清洗或超声波清洗等处理。后续处理工序以及低成品率(发生不确定的裂痕)等都将增加成品玻璃制品的造价。当今,对于玻璃制品的质量要求越来越高,必须实现更为精密、细致的加工结果,因为传统工艺已经很难达到无微裂纹及边缘质量方面的要求,所以迫切需要玻璃切割的技术创新。激光切割玻璃的新方法 激光切割技术已经成熟,在金属板材与管材、有机板材与管材等材料的切割方面,获得了成功的应用,使传统的制造技术得到了很大程度的改造与提升。而玻璃是无机材料,热传导率很低,从理论上讲用激光加工应该有较好的结果。激光切割属于热加工,材料的去除是气化与熔化的过程。作者从事激光切割多年,早期曾用高功率(KW级以上)激光多次进行了切割玻璃的实验,因功率高对玻璃造成了不容忽视的热影响,以致融化局部材料或产生无规律的开裂,而且切割边缘很难保证整齐、平滑,因而不能实际的工程应用。随着激光加工工艺研究的不断深入与创新,一种应用较低功率的激光,便能使玻璃分离并可控的玻璃激光切割新技术出现,这一技术不对玻璃造成融化等热影响,其基本原理是利用激光引致的应力使玻璃"分离"。这种可控的切割新技术实施过程为:用激光束加热玻璃表面;玻璃表层的压缩应力加大,但不损坏其表面;用冷却剂冷却切割线表面;温度的骤然变化使玻璃表面产生较高的张应力,从而导致玻璃的开裂[2]。   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。该能量对工件的特定部位进行加热,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,在该方向形成一条光滑而笔直的裂缝。因为裂缝是受热而产生,并非机械力作用的结果,所以不会有碎屑和微裂纹出现,因而激光切割的边缘强度大幅提升,且免除了后续的加工。因为切割过程依赖于热致应力,切割效果与材料本身的膨胀系数有很大关系。一般