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紫外线激光切割「波长650nm的红光」

时间：2022-12-02 16:29:12 来源：华日激光

大家好，紫外线激光切割「波长650nm的红光」很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

一、背景介绍

激光行业飞速发展，激光切割技术已经较为成熟。目前融合了计算机技术、数控技术、检测技术和材料加工技术等，成为了复合型的高新技术，激光切割以前多局限于金属材料，现在也逐步扩展到了木材、塑料、纸张和玻璃等非金属材料领域。

电子显示设备的快速发展，等离子显示器、液晶显示器等电子显示设备被广泛应用于电视机、电脑、监视器、手机等电子产品，在这些电子产品的显示制作过程中，需要对玻璃进行切割分片以及对显示器基板进行切割加工，这对传统的玻璃切割技术提出了挑战。

激光玻璃切割因其高精度、高速度、高质量、高效率等独特优势成为玻璃切割的宠儿和热点，激光切割在玻璃行业具有十分广阔的应用前景。

二、激光切割原理介绍

2.1 激光切割玻璃的工艺简介

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。激光切割玻璃的方法从原理上可以分为两种：熔融切割法和裂纹控制法。但是当玻璃的厚度超过1mm时，这两种工艺方法很难做到一步切割，加工时玻璃容易爆裂。

因此，基于532nm波长纳秒激光器的玻璃切割集中致力于：如何优化应用工艺方法，降低玻璃崩边率，提高玻璃成品率，实现高效切割。

2.2 基于532nm波长纳秒激光器的玻璃切割工艺介绍

本次实验采用华日激光532nm波长的40W绿光激光器。针对玻璃这种材质，采用微裂纹扫描切割法，通过短脉冲激光聚焦后从玻璃下表面逐层扫描至上表面。玻璃内部在高能量密度激光作用下形成的微裂纹连接成线，最终实现玻璃激光切割。如下图2-1所示。

图2-1 40倍下微裂纹连成的线

2.2.1 由下向上的切割顺序

由于玻璃微裂后会有细小粉尘碎渣，如果由上向下进行切割，粉尘碎渣会积累在缝隙中，影响能量的散发，玻璃就会碎裂、爆裂。

得益于玻璃本身优异的透光性，可以透过玻璃。将光斑聚焦在玻璃下表面，自下而上进行层层切割，切割位置下方放置抽风机。在重力和吸力的作用下，玻璃碎渣和粉尘可以正常掉落，不影响玻璃切割。如下图2-2所示。

图2-2 由下向上的切割顺序

2.2.2 多线切割

保证粉尘碎渣顺利被抽出，仅仅从下向上切割是不够的。本实验使用的激光器单线切割线宽不到100μm，需要多线切割增加缝宽，形成足够抽出粉尘的通道，每一层的线圈间距由激光器功率和玻璃厚度做相应调整。同时，部分文献表明由内到外或由外到内，以及多线间距的优化会有效减少外边缘的崩边大小。多线也包含平行线和或螺旋线，本次使用螺旋线作为示例。如下图2-3所示。

图2-3 螺旋线

2.2.3 加工参数优化

主要影响切割效果的参数是：标刻速度、开光延时、关光延时、拐点延时、激光频率、激光脉宽、激光能量占空比、螺旋线的半径、螺旋线间距和深雕层高。以标刻速度为例，参数本身直接影响切割效率，如果速度过快，也会导致单点深度不足，没能从下往上有效切割，内部热量堆积，玻璃就会爆裂；反之，如果速度过慢，能量堆积会导致粉尘未掉落时被重新融化，同样会导致玻璃爆裂等。如下图2-4所示。

图2-4 参数不对导致爆裂的玻璃

三、实验过程

3.1 实验设备简介

本实验采用菲镭泰克公司的E15-G动态聚焦振镜系统，标刻精度高，高速标刻下变形量小，标配XY2-100通用协议，接口开放，可兼容市面上绝大多数控制卡；采用数字脉宽调制驱动技术，响应速度快、温漂小，可以满足此次实验要求。搭配使用华日40W绿光固态激光器，可以实现常规圆孔或异形玻璃的打孔切割。相对于传统的机械切割而言，这套设备加工效率高、维护成本低、热影响小。设备如下图所示。