加工有机玻璃的激光切割机速度快、精度高,定位准确。可出产工艺礼物、面板镜片机箱、模子玩具、告白灯箱招牌展现用品、包装盒等。
①切割效果好:切口不用火抛,非常光滑、光亮,没有锯齿纹,可一次性切割压克力厚度20mm;
②激光管质量好、寿命长:国产机中最 好的激光管,不但性能稳定,寿命也很长(约8~14个月),功率80W,可用一年;
③整机性能卓越:可每天24小时连续不停机工作,原装导轨,精 确耐用;
④切割速度快:如用于切割3mm厚度的压克力板材; 激光应用于切割和焊接薄金属板已有30年了,通过聚焦光束局部地加热材料。
这类方法灵活性好,经济效益高,在很多产业利用领域大放异彩。实在玻璃有比金属更低的热传导,所以激光应当可以顺理成章地利用于玻璃的切割。事实上,一些有机玻璃回收公司开始发展成套系统,当时使用的是千瓦输出功率水平的CO2激光器。但是,由于功率水平高,对玻璃造成不容忽视的热影响,乃至融化局部材料,所以当时的激光切割技术难以保证整洁、平滑的切割边沿,在很多利用处合中,仍然需要打磨切割边沿。同时,当时CO2激光切割机的价格非常昂贵,令人生畏。
解决方法: 激光机引致分离近来,一些工程人员和学者发现了应用较低功率的激光器使玻璃分离,同时不对玻璃造成融化等热影响的玻璃切割方法。这类方法说来复杂,涉及细节技术很多,其基本道理是利用激光引致的应力使玻璃"分离"。期间,得益于封离型CO2激光器技术的发展和成熟,激光切割机激光切割玻璃技术更显得经济、实用。在我们的研究中,使用平均输出功率为150W的CO2激光器,通过聚焦光路在玻璃表面形成椭圆型的聚焦点,椭圆的聚焦焦点保证了激光能量在切割线两侧的均匀的和最优化的分布。玻璃强烈地吸收10.6微米的激光,所以简直所有的激光能量都被玻璃外表15微米吸收层所吸收,相对玻璃外表移动激光光点构成所需的切开线。选择合适的移动速度,保证既有足够的激光热量在玻璃上形成局部的应力纹样分布,同时又不会将玻璃熔化。
激光切割中另一个关键部件是淬火气(水)嘴,随着激光光点的移动,淬火气(水)嘴将冷空气(水)吹到有机玻璃表面,对受热区域进行快速淬火,有机玻璃将沿着应力最 大的方向产生断裂,从而将有机玻璃沿着设定的方向分离。
需要说明的是,为了引发玻璃产生断裂,需要首先用机械法在切割线的起点划出微小的起始裂痕。 选择不同的激光功率、光点扫描速度等加工参数,应力引致的断裂深度可达100微米到数毫米,意味着使用激光法可一步切割深度为100微米到数毫米的玻璃。 由于这个进程依靠于热致机械应力,断裂深度和切割速度与资料自身的膨胀系数很有关系。一般说来,适用于激光法进行切开的玻璃的膨胀系数最小应为3.2x10-6K-1,所幸的是,大都一般玻璃都满意这个请求。
与传统的机械切割法比拟,这种新的办法有几个主要的长处。起首,这是一步即可完成的、枯燥的加工进程。边沿光滑整洁,不需要后续的清洁和打磨。并且,激光引致的分离过程产生高强度、自然回火的边沿,没有藐小裂缝。使用这种方法,避免了不可预料的裂缝和残破,降低了次品率,进步了产量。
边沿质量定性地描述在一张1.5毫米厚的玻璃片上三个不同的切痕之间的动态差异。玻璃切割的边缘洁净没有裂片和裂痕,不需求后续处置工序。由于激光是非接触工具,没有工具的磨损题目,从而可保证持续、均匀的切割厚度和边沿质量。作为比较,使用金属轮进行切割的边缘,可以看到沿着切割线存在各种残余张力成份。这个是金刚石砂轮切割的结果,可看到很多微小的裂痕,对于许多应用来说,需要打磨切割边缘。
为了定量地评价边沿质量,根据ISO3274,应使用Stylus 轮廓丈量仪对激光切割的边沿进行丈量。权威丈量显示,均匀粗糙度(Ra)小于0.5微米。边缘强度因为边缘质量优 秀,以及加热/淬火过程中的自然回火效应,激光切割的边缘强度非常高。Jena的Otto-Schott-Insititut研讨所依据DIN5230011参数做了自力的测试,相关数据已公开拓布。采用这种新方法,与机械法加工后又打磨的样品相比,边沿强度进步了30%左右。
厚度和切割速度 限制切割速度的有3个因素:玻璃的厚度、材料的热膨胀系数、以及激光器的输出功率。在这个测试中,我们使用150W 输出功率的CO2 激光器切割a=7.2 x 10-6 、厚度为1.1mm的玻璃,直线切割,速度为500mm/秒。作为比较,玻璃镜片,硬质金属轮切割同样厚度同种玻璃的速度可达1500mm/秒。但是,即使是在重视速度的利用中,这类差异也将被激光切割所带来的经济性和质量上风所弥补。同时,我们都相信,亚克力镜片进一步的加工过程优化以及采用更高输出功率的激光器进行切割都会轻易地将加工速度进步2至3倍。
曲线切割由于裂缝是精 确地沿着激光光束所划出的痕迹, 激光引致的分离可以切划出非常精 确的曲线图案。事实上,有机玻璃回收厂家所做的实验也证明了无论直线或是曲线,激光切割都能连续地、精 确地完成设定图案,重复性可达+50μm。所以激光可以进行曲线和三维图形的精切当割。粤铭激光行业应用解决方案应用长远来说,激光引致的分离技术将在许多玻璃的切割应用取代机械法。近期,激光切割已鄙人述的三个利用领域中显示强大的技术上风,它们是:CRTS,平板显示,和汽车的风挡玻璃等的切割等。有些应用需要对玻璃进行特殊的后续处理,比如,玻璃机械供应商,某些安全玻璃元件须经温度硬化处理,以及多数带硅镀层的平板显示器元件必须经过温度退火等。激光引致分离法也配合这些特殊的后处理,有机玻璃回收厂家用激光法切割了100个4mm厚的有机玻璃片,在特殊热处理过程中,没有一片被破坏。