超短脈沖激光在超薄玻璃切割技術研究

趙意 陳濤 梁超帝

摘要：激光技術發展迅速，市場需求激增，應用行業和領域也逐漸廣泛，尤其是超薄玻璃加工行業，對激光加工技術提出了更高的要求。因此利用激光的超短脈沖、超高能量，快速切割的高效的能力，應用激光加工切割技術進行玻璃切割是當前玻璃加工必然趨勢。基于此，本文從激光加工切割技術的原理、優勢以及特點等方面出發分析，總結現有激光切割在超波玻璃行業中的應用，為促進超薄玻璃切割發展領域發展奠定堅實的基礎。

關鍵詞：激光切割技術;光纖激光器;超薄玻璃;應用;

隨著世界高科技產業的不斷發展，國際市場對玻璃的需求量日益增加，玻璃在平面顯示、電子、半導體、汽車、醫療器械等領域的應用越來越廣泛，同時在很多領域，所需玻璃的厚度越來越薄，現今研制的大幅面玻璃的厚度已經達到0.1毫米甚至更薄。因為玻璃是一種硬脆性材料，超薄玻璃生產技術和加工技術成為了目前玻璃行業炙手可熱的前沿技術。

玻璃生產過程中需對玻璃成片分割，傳統的方式是采用金剛石刀具對玻璃進行劃線切割，然后采用機械手段將玻璃沿著劃線掰斷。對于厚度小于1.1毫米的超薄玻璃的劃線切割，因用傳統的切割方式不好下力，輕重無法控制，很容易造成玻璃的破碎，已越來越無法勝任和滿足要求，尤其0.2毫米以下的超薄玻璃。

材料切割可以采用的方法越來越多，如高壓水切割，等離子切割，精細等離子切割與火焰切割，CO2激光切割等。不同的切割方法具有不同效果。見下表1。

激光切割又分為激光汽化切割、激光熔化切割、激光氧氣切割和激光劃片與控制斷裂四類。

激光切割是使用超高的聚焦高功率的密度激光束進行加工，使材料快速熔化或汽化，在與光束同一水平面上增加出氣孔，利用氣流吹除雜質，實現工件分割分離，是現有熱切割方法之一。超薄玻璃由于其厚度較薄，普通的金剛石刀具切割方法會造成其破損過多，因此采用一種超薄玻璃的激光切割技術，采用激光對超薄玻璃進行劃線切割，解決超薄玻璃的切割難題。激光的能量是通過利用一種非直接觸碰工件的形式對玻璃進行切割，激光光斑小，能量密度高，激光和玻璃的相互作用過程可以精密控制，可獲得很好的加工質量，不會造成玻璃破裂，所以是一種解決超薄玻璃切割難題的有效方案。

超薄玻璃激光切割激光選用超快光纖激光器和光纖激光加工模組。超快激光具備超短脈沖以及超強特性，能通過較低的脈沖能量獲得超高峰值的光強等優勢，與過去的長脈沖的激光以及連續激光有顯著不同，超快激光有著超短的皮秒和飛秒激光脈沖。超快超強激光脈沖用于玻璃加工代表著當今激光前沿技術的發展方向，可以實現非常高質量的加工。

光纖激光器屬于最新一代先進激光器，相比其他類型的二氧化碳和固體激光器，具有光束質量好、穩定性高、成本低、結構簡單、免維護、重頻高、加工速度快等優勢，并能承受復雜的工作環境，對灰塵、抖動、撞擊、空氣潮濕度和溫度具有很高的耐性。

在超薄玻璃生產線冷端指定的切割位置安裝激光模組，進行激光劃線;劃線寬度10μm左右，深度5μm以內，劃線后再用機械方法裂片從而完成玻璃的掰斷;所述激光模組由綠光皮秒激光器和場鏡構成。其中，橫切機應能匹配玻璃帶的拉引速度進行橫向切割。

結束語

超波玻璃的激光切割具有切割速度快，切割表面光滑，邊緣方向垂直度高，不產生較大崩邊，精度高，且材料損耗小，效率顯著的特點。可實現多形狀，不規則圖形的精密切割、實現產線自動化等優點，隨著對激光切割技術了解更加深入，國產激光器的快速發展，使得市場上激光器的價格有了跨越式的下降，超薄玻璃的激光切割技術將會在超薄玻璃的生產加工領域特別是浮法玻璃，超白玻璃等行業有著廣闊的市場應用前景。