激光加工玻璃快速且无微裂纹

发布时间:2018-01-23
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一种新型的激光工艺加工玻璃细孔和切割边缘,无微小裂纹产生,不会形成热应力,该激光工艺专为工业产品而设计。

玻璃是一种透明的类固体材料,从化学性能来说,玻璃是一种抗腐蚀的惰性材料,成型稳定,在非常薄、甚至是半径为毫米的形状时,无弯曲材料疲劳行为。但是,在玻璃加工过程中会产生微裂纹,通常一个小裂纹就会造成玻璃破碎,严重危害玻璃的机械稳定性。所以,为了使其实现稳定性,必须对边缘进行再修整。LPKF研发了一种激光感应选择蚀刻法用以加工玻璃,LPKF提供的工艺不会产生微裂纹和热应力,其生产的玻璃零件无需再修整。

LPKF的激光感应选择蚀刻工艺可快速加工玻璃精密孔

LPKF的激光感应选择蚀刻工艺可快速加工玻璃精密孔

这种工艺是将激光束聚焦在透明的工件上,只限于在聚焦体积上吸附,激光脉冲在被聚焦体积内改变材料的光学和化工性能,实现选择性的化学蚀刻。LPKF工艺管理副总裁Roman Ostholt解释说道:“采用激光钻孔,不仅拥有足够的渗透力还可获得相应的质量,在寻找过程中,找到了激光感应蚀刻法,迄今为止只能对小体积进行处理且流程速度很慢。为此,我们找到了一种连接装置,只采用一个激光脉冲通过整个壁厚改良玻璃性能。”

局限于激光束的改变可以加工厚度为50、100、200和300 μm的玻璃,孔的直径在设定的直径内,壁倾斜度要<5°。通过激光束和腐蚀过程的控制,孔的直径和过梁宽度可进行精密和复制调整,激光每秒可打5000个孔,不会损坏支撑装置的表面质量,根据流程可加工出穿孔和盲孔,孔的通道内无污物残留,形成一个大的纵横尺寸比(孔直径与玻璃厚度)。这种工艺的加工速度非常快,激光扫描系统通过匀速旋转的反射镜引导激光束,这样轴始终在运动着,无需启动与制动装置,由此避免了振动的产生。针对这种工艺,LPKF研发出应用型特殊激光头,其装备有快速、以扫描系统为基准的激光束导向装置,根据客户的需求可提供纯室内兼容的激光设备。

对于玻璃加工有两种方案可以选择。第一种工艺是加工玻璃盲孔,之后再对玻璃进行抛光处理直至到所要求的厚度,可生产出具有光滑的侧壁、恒定的锥角和纵横尺寸比为1:10的微小钻锥形的通孔。第2个工艺是加工常规的通孔,激光通过整个壁厚作用于玻璃,紧接着从两侧蚀刻形成一个钟表壳玻璃形状,其纵横尺寸比同样是1:10。上述两种工艺均可加工的壁厚最大为300 μm的玻璃,孔的直径主要取决于腐蚀的时间,目前可大批量加工孔直径至5 μm,厚度50 μm范围内的玻璃产品。

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