激光加工作為一種新興的制造技術(shù)近年來(lái)逐漸滲透到各個(gè)行業(yè)，從早期的產(chǎn)品表面標(biāo)記、雕刻，到大金屬件的切割焊接，再到高精密材料的微切割，其加工能力可謂面面俱到。隨著應(yīng)用研發(fā)的突破，激光技術(shù)解決不同類(lèi)型材料工藝的能力快速提高，有色金屬到稀有金屬，塑料、纖維、高分子材料、玻璃等均有涉足，一些新的材料激光加工工藝仍然在嘗試、探索中，其應(yīng)用空間潛力是巨大的。
玻璃材料應(yīng)用于傳統(tǒng)切割
本文探討的是玻璃材料， 相信大家每天都會(huì)接觸到各種玻璃制品，例如玻璃杯、玻璃門(mén)、玻璃窗、玻璃工藝品、玻璃擺設(shè)品等。應(yīng)用這么廣泛的玻璃制品，帶來(lái)了大量的加工需求，最常見(jiàn)的就是切割、開(kāi)孔了。而由于玻璃具有易碎的特性，所以加工起來(lái)要特別小心。
最為傳統(tǒng)的玻璃切割，是人工使用玻璃刀劃切，玻璃刀一般是金剛石作刀口，通過(guò)提前劃線(xiàn)，對(duì)準(zhǔn)尺子使用勻力進(jìn)行直線(xiàn)劃破。在開(kāi)口后需要兩手去把玻璃掰斷，這就算是切割開(kāi)了，但切邊往往是不平滑的，還需要磨砂布給玻璃磨邊至光滑。這種方法適用于1-6mm厚度的玻璃，也已經(jīng)覆蓋了生活中大部分的玻璃產(chǎn)品了，如果厚一點(diǎn)的，在切割前需要在表面加入煤油輔助。
這看起來(lái)是很落后的方式，但事實(shí)上這也是目前普遍、常見(jiàn)的玻璃切割，并且在大量的玻璃加工門(mén)店、加工廠(chǎng)仍然使用。稍好一點(diǎn)的就是使用玻璃切割片，實(shí)現(xiàn)了手持電動(dòng)機(jī)切割，但其實(shí)也是高度依賴(lài)人工的。電機(jī)切割片的切割方式，容易產(chǎn)生較大量的玻璃碎渣，對(duì)周?chē)h(huán)境帶來(lái)污染，另外如果對(duì)人的防護(hù)不足也很容易對(duì)人體或眼睛帶來(lái)傷害。
這兩種全人工技術(shù)效率很低，而且面對(duì)平面玻璃，曲線(xiàn)切割、中間開(kāi)孔切割，很難做到，精準(zhǔn)度無(wú)法保證。
水刀切割玻璃也有較多的應(yīng)用，是利用高壓水射流的細(xì)小的水刀對(duì)玻璃實(shí)現(xiàn)切割，能實(shí)現(xiàn)較高的精度，由于玻璃的切邊比較略顯粗糙，所以不會(huì)容易劃傷手，有時(shí)只需簡(jiǎn)單打磨即可。水刀是自動(dòng)化的，而且能夠在玻璃中間開(kāi)孔，也可以實(shí)現(xiàn)曲線(xiàn)切割，圖形精準(zhǔn)度較高。在一些大型的玻璃生產(chǎn)、加工企業(yè)，自動(dòng)化水刀切割是用得較廣泛的。
激光切割玻璃異軍突起
近年來(lái)，激光加工技術(shù)迅速發(fā)展，超快激光器的技術(shù)突破讓精密激光技術(shù)得到發(fā)展，并滲透到玻璃加工領(lǐng)域。從原理上講，玻璃對(duì)紅外激光的吸收遠(yuǎn)比金屬好，而且玻璃是熱的不良導(dǎo)體，玻璃切割所需要的激光功率比金屬要低得多。激光切割玻璃已經(jīng)從最早使用的納秒紫外激光發(fā)展到皮秒激光、甚至是飛秒激光，而且隨著激光設(shè)備價(jià)格的大幅度下滑，其使用成本已經(jīng)下降了許多。
但就成本而言，精密激光玻璃切割機(jī)目前少則近百萬(wàn)元，多的三百多萬(wàn)元，對(duì)于一般玻璃加工店仍然是消費(fèi)不起，因此至今為止也僅在一些高端應(yīng)用產(chǎn)品有應(yīng)用規(guī)模，并且這些大廠(chǎng)能消費(fèi)得起。如手機(jī)上的攝像頭玻片、手機(jī)觸摸屏幕、水滴屏、劉海屏的凹槽切割，目前蘋(píng)果、華為、小米等各大手機(jī)商的這些玻璃部件基本上都是采用激光切割了。另外，近兩年逐漸成熟的在大幅面的OLED、microLED等顯示屏產(chǎn)品，其玻璃屏也開(kāi)始采用激光切割，顯示面板屏幕如果能大量采用激光切割，其市場(chǎng)規(guī)模十分可觀(guān)。
此前激光切割玻璃的技術(shù)能力長(zhǎng)期維持在3mm的厚度，但是過(guò)去兩年迅速得到突破，前年有國(guó)內(nèi)廠(chǎng)家已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了6mm厚度的快速切割，在今年據(jù)說(shuō)已經(jīng)突破了10mm厚度的激光快速切割。激光切割出來(lái)的玻璃具有環(huán)境干凈、切口光滑、效率高、精度高、完全自動(dòng)化等優(yōu)勢(shì)，是比水切割還高端高效的方式。未來(lái)極有可能推廣到汽車(chē)玻璃、導(dǎo)航儀玻璃、建筑玻璃等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
值得注意的是，激光不僅能輕松切割玻璃，它還可以焊接玻璃，眾所周知，玻璃的拼接是一個(gè)難度很高的事情。近兩年德國(guó)、中國(guó)相關(guān)的科研單位和企業(yè)成功研發(fā)出激光焊接玻璃的技術(shù)，國(guó)內(nèi)以西安光機(jī)所、華工激光為代表。這讓激光在玻璃行業(yè)應(yīng)用打開(kāi)了更多空間。
玻璃切割的專(zhuān)用 激光冷水機(jī)
超快激光切割玻璃材料，特別是電子產(chǎn)品用的玻璃片精度很高，要求激光設(shè)備穩(wěn)定可靠，需要配套穩(wěn)定性好、溫控精度高的激光冷水機(jī)。
廣州特域機(jī)電有限公司自2020年首次推出了用于皮秒、飛秒等超快固體激光器冷卻的CWUP系列冷水機(jī)。這款產(chǎn)品由特域機(jī)電根據(jù)市場(chǎng)需求和技術(shù)趨勢(shì)自主研發(fā)，溫控精度達(dá)到了±0.1℃，是目前行內(nèi)領(lǐng)先的水平。CWUP系列目前有CWUP-10、CWUP-20、CWUP-30和CWUP-40等四款產(chǎn)品，可適用玻璃切割用的皮秒、飛秒和紫外激光器。
CWUP系列產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊，可與計(jì)算機(jī)通訊，滿(mǎn)足多個(gè)應(yīng)用環(huán)境使用，因其穩(wěn)定可靠的性能，自推出以來(lái)廣受市場(chǎng)歡迎。特域機(jī)電CWUP冷水機(jī)研發(fā)成功為國(guó)內(nèi)精密玻璃激光切割加工提供更多可靠保障。
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