加工有機玻璃的激光機切割技術(shù)研究

　　與傳統(tǒng)的機械切割法相比，這種新的方法有幾個重要的優(yōu)點。首先，這是一步即可完成的、干燥的加工過程。邊緣光滑整齊，不需要后續(xù)的清潔和打磨。并且，激光引致的分離過程產(chǎn)生高強度、自然回火的邊緣，沒有微小裂痕。使用這種方法，避免了不可預(yù)料的裂痕和殘破，降低了次品率，提高了產(chǎn)量。邊緣質(zhì)量  


　　定性地描述在一張1.5毫米厚的玻璃片上三個不同的切痕之間的動態(tài)差異。玻璃切割的邊緣干凈沒有裂片和裂痕，不需要后續(xù)處理工序。因為激光是非接觸工具，沒有工具的磨損問題，從而可保證持續(xù)、均勻的切割厚度和邊緣質(zhì)量。作為比較，3(b)顯示了使用金屬輪進行切割的邊緣，可以看到沿著切割線存在各種殘余張力成份。3(c)是金剛石砂輪切割的結(jié)果，可看到很多微小的裂痕，對于許多應(yīng)用來說，需要打磨切割邊緣。  


　　為了定量地評價邊緣質(zhì)量，根據(jù)ISO3274，應(yīng)使用Stylus輪廓測量儀對激光切割的邊緣進行測量。權(quán)威測量顯示，平均粗糙度(Ra)小于0.5微米。


　　邊緣強度  


　　因為邊緣質(zhì)量優(yōu)秀，以及加熱/淬火過程中的自然回火效應(yīng)，激光切割的邊緣強度非常高。Jena的Otto-Schott-Insititut研究所根據(jù)DIN5230011參數(shù)做了獨立的測試，相關(guān)數(shù)據(jù)已公開發(fā)布。采用這種新方法，與機械法加工后又打磨的樣品相比，邊緣強度提高了30%左右。  


　　厚度和切割速度  


　　限制切割速度的有3個因素：玻璃的厚度、材料的熱膨脹系數(shù)、以及激光器的輸出功率。在這個測試中，我們使用150W輸出功率的CO2激光器切割a=7.2 x 10-6、厚度為1.1mm的玻璃，直線切割，速度為500mm/秒。作為比較，硬質(zhì)金屬輪切割同樣厚度同種玻璃的速度可達1500mm/秒。但是，即使是在注重速度的應(yīng)用中，這種差異也將被激光切割所帶來的經(jīng)濟性和質(zhì)量優(yōu)勢所彌補。同時，我們都相信，進一步的加工過程優(yōu)化以及采用更高輸出功率的激光器進行切割都會容易地將加工速度提高2至3倍。  


　　曲線切割  


　　因為裂痕是精確地沿著激光光束所劃出的痕跡,激光引致的分離可以切劃出非常精確的曲線圖案。事實上，我們所做的實驗也證明了無論直線或是曲線，激光切割都能連續(xù)地、精確地完成設(shè)定圖案，重復(fù)性可達+50μm。所以激光可以進行曲線和三維圖形的精確切割。粵銘激光行業(yè)應(yīng)用解決方案  


　　應(yīng)用  


　　長遠來說，激光引致的分離技術(shù)將在許多玻璃的切割應(yīng)用中取代機械法。近期，激光切割已在下述的三個應(yīng)用領(lǐng)域中顯示強大的技術(shù)優(yōu)勢，它們是：CRTS，平板顯示，以及汽車的風(fēng)擋玻璃等的切割等。  


　　有些應(yīng)用需要對玻璃進行特殊的后續(xù)處理，比如，某些安全玻璃元件須經(jīng)溫度硬化處理，以及多數(shù)帶硅鍍層的平板顯示器元件必須經(jīng)過溫度退火等。激光引致分離法也配合這些特殊的后處理，我們用激光法切割了100個4mm厚的玻璃片，在特殊熱處理過程中，沒有一片被破壞。

有機玻璃的基本常識

有機玻璃(俗稱亞克力):化學(xué)名稱Poly(methyl methacrylimide)聚甲基丙烯酸甲酯，是由甲基丙烯酸甲酯單體MMA聚合而成。是一種熱塑性塑料，密度1.19~1.20 ，有極高的透明度，透射率高達92~93%，可透過可見光99% ，紫外光72% ，重量僅為普通玻璃的1/2，抗碎裂性能為普通硅玻璃的12~18倍，機械強度和韌性大于普通玻璃10倍以上，硬度相當于金屬鋁，具有突出的耐候性和耐老化性，在低溫(-50~60℃)和較高溫度(100℃以下)沖擊強度不變，有良好的電絕緣性能，可耐電弧，有良好的熱塑加工性質(zhì)，易于加工成型，有良好的機械加工性質(zhì)，可用鋸、鉆、銑、車、刨進行加工，化學(xué)性能穩(wěn)定，能耐一般的化學(xué)腐蝕，不溶于水。 有機玻璃具有十分美麗的外觀，經(jīng)拋光后具有水晶般的晶瑩光澤，別名“塑料水晶皇后”。缺點：硬度不如鋼鐵、陶瓷、硅玻璃等無機產(chǎn)品。吸水率及熱膨脹等系數(shù)較大。 有機玻璃的用途：有機玻璃因其特殊的性質(zhì)被廣泛地應(yīng)用于賓館、酒店、體育館、機場候機樓、候車
亭、學(xué)校，戶外廣告燈箱等。

例如：

交通運輸：火車、巴士等的門窗，汽車尾燈罩，飛機、輪船窗罩等。 建筑行業(yè)：店面展示窗，隔音門窗，安全罩，遮陽/采光罩，溫室、體育館，安全隔離板，太陽能收集器，警備器械，建筑裝飾用板等。

日用照明：日光燈罩，街燈、吊燈罩，鑲?cè)胧秸彰靼�，燈箱板等�?br>
醫(yī) 療：嬰兒保育箱，醫(yī)療儀器，手術(shù)用具等。

一般民用：衛(wèi)浴設(shè)備，化妝臺，家具，工藝品，相框，魚缸，地毯護板，展示架，展板廣告，建筑門窗，隔間樓梯臺階板等。

其它用途：采光浪板，屋頂采光蓋，家具、電器機械工業(yè)用品透明蓋罩，光學(xué)方面的透鏡，機動擋風(fēng)板，水族館，擋風(fēng)鏡，潛水艇及戰(zhàn)壕用潛望鏡等。

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