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玻璃的激光切割技术 摘要 激光加工技术是一种先进制造技术，而激光切割是激光加工应用领域的一部分，激光 切割是当前世界上先进的切割工艺。由于它具备精密制造、柔性切割、异型加工、一次成形、 速度快、效率高等优点。激光能割大多数金属材料和非金属材料。而本文主要讲述激光切割 玻璃技术的原理、应用还有它在国内外的发展。 关键词 激光切割、CO₂激光、玻璃 1、激光切割技术简介 [1] 激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术。它占整个激光加工业的70%以上。 激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度及高适应性的特点。同时还 具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切割过程容易实现自动化控制等 优点。激光切割板材时，不需要模具，可以替代一些需要采 用复杂大型模具的冲切加工方法，能大大缩短生产周期和降 低成本。因此，目前激光切割已广泛地应用于汽车、机车车 辆制造、航空、化工、轻工、电器与电子、石油和冶金等工 业部门中。 激光切割主要是CO₂激光切割，是用聚焦镜将CO₂激光束 聚焦在材料表面使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气 体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对 运动，从而形成一定形状的切缝。激光切割技术广泛应用于 金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加 工成本，提高工件质量。 激光束聚焦成很小的光点其最小直径可小于0.1mm，使焦点处达到很高的功率密度可超 2 过106W ／cm )。这时光束输入（由光能转换）的热量远远超过被材料反射、传导或扩散部分， 材料很快加热至汽化湿度，蒸发形成孔洞。随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成 宽度很窄（如0.1mm 左右）的切缝。切边热影响很小，基本没有工件变形。 切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助气体。钢切割时得用氧作为辅助气体与溶融 金属产生放热化学反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。切割聚丙烯一类塑料使用压 缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性气体。进入喷嘴的辅助气体还能冷却聚焦透镜，防 止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。大多数有机与无机都可以用激光切割。在工 业制造占有分量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它具有什么样的硬度，都可进形无 变形切割。当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此 激光切割很困难，甚至不能切割。 激光切割无毛刺，皱折、精度高，优于等离子切割。对许多机电制造行业来说，由于微 机程序的现代化激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件，它往往比冲切、模压工艺 更被优先选用；尽管它加工速度慢于模冲，但它没有模具消耗，无需修理模具，还节约更换 模具时间，从而节省加工费用，降低产品成本，所以从总体上讲在经济上更为合算。 另一方面，从如何使模具适应工件设计尺寸和形状变化角度看，激光切割也可发挥其精 确、重现性好的优势。作为层叠模具的优先制造手段，由于不需要高级模具制作工，激光切 割运转费用也并不昂贵，因此还能显著地降低模具制造费用。激光切割模具还带来的附加好 处是模具切边会产生一个浅硬化层，提高模具运行中的耐磨性。激光切割的无接触特点给圆 锯片切割成形带来无应力优势，由此提高了使用寿命。 激光切割机与传统的切割方式相比不仅价格低，消耗低，并且因为激光加工对工件没有 机械压力，所以切割出来产品的效果，精度以及切割速度都非常良好。并且还具有操作安全， 维修简单等特点。 激光切割的应用领域非常广泛， 比如汽车行业、计算机、电气机壳、各种金属零件和 特殊材料的切割、圆形锯片、压克力、弹簧垫片、2mm 以下的电子机件用铜板、一些金属网板、钢管、镀锡 铁板、镀亚铅钢板、磷青铜、电木板、薄铝合金、石 英玻璃、硅橡胶、1mm 以下氧化铝陶瓷片、航天工业使 用的钦合金等等。 近年来， 激光切割的新应用层出不穷， 令人耳 目一新。 激光切割技术的原理 在激光束能量作用下（氧助切割机制下，还要加上喷氧气与到达燃点的金属发生放热反 应放出的热量），材料表面被迅速加热到几千乃至上万度（℃）而熔化或汽化，随着汽化物 逸出和熔融物体被辅助高压气体（氧气或氮气等惰性气体）吹走，切缝便产生了。脉冲激光 适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。 该技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。激光源一般用 CO₂激光束，工作功率为500～2500 瓦。该功率的水平比许多家用