激光切（qiē）割機在有（yǒu）機玻璃的應（yīng）用技術
    
加工有機玻璃的激光切割機速度快、精度高，定位準確（què）。激光切割機切割速度快，用於切割3mm厚度（dù）的壓克力板材。激光切割機切割效果好，切（qiē）口不用火拋，非常光滑、光亮，沒有鋸齒紋，可一次性切割（gē）壓克力厚度20mm。激光切割（gē）機可生產工藝禮品、麵板鏡片機箱（xiāng）、模（mó）型玩具、廣告（gào）燈箱招牌展示用品、包（bāo）裝盒等。
激光應用於切割和焊接薄金屬板已（yǐ）有30年了，通過聚焦光束局部地加熱材料。這種方（fāng）法靈活性好，經濟效益高，在很多工業應用領域大放異彩。其實玻璃有比金屬更低（dī）的熱傳導，所以（yǐ）激光應該可以順理成章地應（yīng）用於玻璃（lí）的切割。事實上，一些公司早在70年（nián）代即開（kāi）始（shǐ）發展成套係統，當時使用（yòng）的是千瓦輸出功率水平的CO2激光器。但是，因為功率（lǜ）水平高，對玻璃造成不容忽視的熱影響，以致融化局部材料，所以當時的激（jī）光切割機技術難以保證整齊、平滑的切（qiē）割邊緣，在許多應用場合中（zhōng），仍然需要打磨切（qiē）割邊緣。
最近，專家們發現了（le）應用較低功率的激（jī）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（qiē）割方法。這種方法說來複雜，涉及細節技術很多，其基本原理是利用激光引致的應力使玻璃（lí）"分離"。期間，得益於封（fēng）離型CO2激光（guāng）器技術的發展和成熟，激光切割機激（jī）光切割玻璃技術更顯得經（jīng）濟（jì）、實用。

激光（guāng）切割機中另一個關（guān）鍵部件是淬火氣(水)嘴，隨著（zhe）激光光點的移動，淬火氣(水)嘴將冷空氣(水)吹到玻璃表麵，對受熱區域進（jìn）行快速淬火，玻璃將沿著應力最大的方向產生斷裂，從而將玻璃沿著設定的（de）方向分離。

東莞（wǎn）有機玻璃的激光切割技術研究
    
激（jī）光加工有機玻璃的激光機切割速（sù）度快、精度高，定位準確。可生產工藝禮品（pǐn）、麵板鏡片機箱、模（mó）型（xíng）玩（wán）具（jù）、廣告（gào）燈箱（xiāng）招（zhāo）牌展示用品、包裝盒等。 

①切（qiē）割效果好：切口不用火拋，非常光（guāng）滑（huá）、光亮，沒有鋸齒紋，可（kě）一次性切割壓克力厚度20mm 

②激光管質量好、壽命長：國產機（jī）中（zhōng）最好的激光管，不但性能穩定，壽命也很長(約8~14個月)，功率85W，包用半年 

③整機性能卓越：可每天24小時連續不停機工作，台（tái）灣原裝導軌，精確耐（nài）用 

④切割速度快：如用於切割3mm厚度的壓克力（lì）板材 

激光應（yīng）用於切割和焊接薄金屬板已有30年了，通過聚焦光束局部地加熱材（cái）料。這種方法靈活性好，經濟效益高，在很多工（gōng）業應（yīng）用領域大放異彩。其實（shí）玻璃有比金屬更低的熱傳導，所以激光（guāng）應該可以順理成章地應用（yòng）於（yú）玻璃的切割。事實（shí）上，一些公司早在70年代即開始發展成套係統（tǒng），當時使（shǐ）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（gāo），對玻璃造成不容忽視的熱影響，以致融化局部材料，所以當時的激光切割技術難以保證（zhèng）整齊、平（píng）滑的切割邊緣，在許多（duō）應用場合中，仍然需要打磨切割邊緣。同時，當時CO2激光器的價（jià）格非常昂貴，令人生（shēng）畏。 

激光引致（zhì）分離（lí） 

近來，一（yī）些工程人員和學者發現了應用較低功率的激光器使玻璃分離，同時不對玻璃造成融化等熱（rè）影響的玻璃切割方法。這種方法說（shuō）來複雜，涉（shè）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（yì）於封（fēng）離型CO2激光（guāng）器技（jì）術的發展和成熟，激光切割玻璃技（jì）術更顯得經濟、實用。 

在我們的研究中，使用平（píng）均輸出功率為150W的（de）CO2激光器（qì）(Coherent公（gōng）司（sī）的K-150型)，通過聚焦光路在玻璃表麵形成橢圓型的聚（jù）焦點，橢圓的（de）聚焦焦點保證了激光能量在切割線（xiàn）兩側的均勻的和最優（yōu）化的（de）分布。玻（bō）璃強烈地吸收10.6微米的激光，所以幾乎所有的激（jī）光（guāng）能量都被玻璃表麵15微米吸收層所吸收，相對玻璃表麵移動激光光點形成所需的切割線。選擇合適的移動速度，保證既有足夠的激光熱量在玻璃上形成局部的（de）應力紋樣分布（bù）(設定的切割線)，同時又不會將玻璃融化。 

激光切割中另一個（gè）關鍵部件是淬火氣(水（shuǐ）)嘴，隨著激光光點的移動，淬火氣(水)嘴（zuǐ）將冷空氣(水)吹到玻璃表麵（miàn），對（duì）受熱區域進行（háng）快速淬火，玻璃將（jiāng）沿（yán）著應力最大的（de）方向產生斷裂，從而將玻璃沿著（zhe）設定的方向分離。 

需要說明的是（shì），為（wéi）了引發玻（bō）璃產生斷裂，需（xū）要首先用機械法在（zài）切割線的起點劃出微小的起始（shǐ）裂痕。 

選擇不同的激光功率、光點掃描速度等加工參數，應力引致的斷裂深度可達100微米到數毫米，意（yì）味著使用（yòng）激光法可一步切割深度為100微米到數毫米的玻璃。 

因（yīn）為這個過程依賴於熱致機械應力，斷裂深度和切（qiē）割（gē）速度與材料本身的膨脹係數很有關係。一般說來，適用於激光法進行切割的玻（bō）璃的膨脹係（xì）數最小應為3.2x10-6K-1，所幸的是，多數普通（tōng）玻（bō）璃都滿足這（zhè）個要求。 

與（yǔ）傳統的機械切割法相比，這種新的方法有幾個重要的優點。首先，這是一步即可完成的（de）、幹燥的加（jiā）工過程。邊（biān）緣光滑整齊，不需要後續的清潔和打磨。並且，激光引致的分離過程產生高強度、自然回火的邊緣，沒有微小裂（liè）痕。使用這種方法，避免了不可預料的裂（liè）痕和殘破，降低了次品率，提高了產量。 

邊緣質量 

定（dìng）性地（dì）描述在（zài）一張1.5毫米厚的玻璃片上三個不同的切痕（hén）之間的動態差異。玻璃切割（gē）的邊緣幹淨沒有裂片和裂痕，不需要後續處理工序。因為激光是非接觸工具，沒有工具的磨損問題，從（cóng）而可保證持續、均勻的切割厚度和（hé）邊（biān）緣質量（liàng）。作（zuò）為比較，3(b)顯示了使用金屬輪進（jìn）行切割的邊緣，可以看（kàn）到沿著切割（gē）線（xiàn）存在各種（zhǒng）殘餘張力成份。3(c)是金剛石砂輪切割的結果，可看到很多微小的裂痕，對於許多應用來說，需要打（dǎ）磨切割邊緣（yuán）。 

為了定量地評價（jià）邊（biān）緣質量，根據ISO3274，應使用Stylus輪廓測量儀（yí）對激光（guāng）切割（gē）的邊緣進（jìn）行測量。權威測量顯示，平均粗糙度(Ra)小於0.5微米。 

邊緣強度 

因為邊緣質量（liàng）優秀，以及加熱/淬火過程中的自（zì）然回火效應，激光（guāng）切割的邊緣強度（dù）非常高。Jena的Otto-Schott-Insititut研（yán）究所根據DIN5230011參數做（zuò）了獨立的測試，相（xiàng）關數據已公開發布。采用這種（zhǒng）新方法（fǎ），與機械法加工後又打磨的樣品相比（bǐ），邊緣強度提高了30%左右。 

厚度和切割（gē）速度 

限製切割速度的有3個因素：玻璃（lí）的厚度、材（cái）料的熱膨脹（zhàng）係數、以及激光器的輸出功率。在（zài）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（bō）璃，直線切割，速度為500mm/秒（miǎo）。作為比較（jiào），硬（yìng）質金屬輪切割同樣厚（hòu）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（yì）也將被激光切割所帶來的經濟性（xìng）和質量優勢所彌補。同時（shí），我們都相信，進一步的加工過程優化以及采（cǎi）用更高輸出功率的激光器進行切割都會容易地將加工速度提高（gāo）2至3倍。 

曲線切割 

因為裂痕是（shì）精確地沿著激光光束所劃出的痕跡,激光引致的分離可以切劃出非常（cháng）精確的曲線圖案。事實上，我（wǒ）們所做的實驗也證（zhèng）明了無論直線或是曲線，激光切割都能連續地、精確地完成設定圖案，重複性可達+50μm。所以激光可以（yǐ）進行曲線和三維圖形的精確切（qiē）割。 

應用 

長遠來說，激光引（yǐn）致（zhì）的分離技術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應用領域中顯示強（qiáng）大的技術優勢，它們是：CRTS，平（píng）板顯示（shì），以及汽車的風擋玻璃等的切割等。 

有些應（yīng）用需要對玻璃進行特殊的後續處理（lǐ），比如，某些安全玻璃元件須經溫度硬化處理（lǐ），以及多數帶矽鍍層的平板顯示器元件必須經（jīng）過溫度退火等。激光引致（zhì）分離法也配合這些特殊的後處理，我們（men）用激（jī）光法切割了100個4mm厚的玻璃片，在特（tè）殊（shū）熱（rè）處理過程中，沒有一片被破壞。