玻璃是一種重要的產(chǎn)業(yè)材料，應用在國民經(jīng)濟的諸多行業(yè)，如汽車(chē)業(yè)、建筑業(yè)、醫療、顯示器、電子產(chǎn)品等，小到幾微米的小型光學(xué)過(guò)濾器、筆記本電腦平板顯示器的玻璃襯底，大到汽車(chē)業(yè)或建筑業(yè)等大規模制造領(lǐng)域所用的大尺寸的玻璃板。
玻璃顯著(zhù)的特點(diǎn)是硬脆性，給加工帶來(lái)很大的困難。傳統的玻璃切割手段采用硬質(zhì)合金或金剛石刀具，被廣泛地用于許多應用當中，其切割流程分為兩個(gè)步驟。首先玻璃被用金剛石刀尖或硬質(zhì)合金砂輪，在玻璃的表面產(chǎn)生一條裂紋；之后，第二步就是采用機械手段將玻璃沿著(zhù)裂紋線(xiàn)分割開(kāi)。
然而，采用該方法進(jìn)行劃刻和切割存在著(zhù)一些缺陷。材料的去除會(huì )導致碎屑、碎塊和微裂痕的產(chǎn)生，使切割邊緣的強度降低，從而需要再進(jìn)行一道清理工序。由此工藝帶來(lái)的深裂紋通常不會(huì )垂直于玻璃表面，原因在于機械力所生成的分割線(xiàn)一般是非垂直的。而且，機械力作用于薄玻璃帶來(lái)的產(chǎn)量損失也是一個(gè)負面因素。
以上這些缺陷能通過(guò)采用無(wú)應力玻璃以及進(jìn)一步優(yōu)化用于分割的工裝得到改善。然而，對于垂直切割線(xiàn)和防止邊緣碎屑／裂紋之間的系統性矛盾來(lái)說(shuō)，要想完全避免仍不可能。激光技術(shù)的發(fā)展為這些質(zhì)量問(wèn)題帶來(lái)了解決方案。
與傳統的機械切割工具不同，激光束的能量以一種非接觸的方式對玻璃進(jìn)行切割。該能量對工件的指定部分進(jìn)行加熱，使其達到預先定義的溫度。該快速加熱的過(guò)程之后緊接著(zhù)進(jìn)行快速冷卻，使玻璃內部產(chǎn)生垂直向的應力帶，在該方向出現一條無(wú)碎屑或裂紋的裂縫。因為裂縫只因受熱而產(chǎn)生，而非機械原因而產(chǎn)生，所以不會(huì )有碎屑和微裂紋出現。因此，激光切割邊緣的強度同傳統劃刻和分割方式相比是要更強的。精加工的需要也得到降低或根本不需要。另外，對出現玻璃碎塊的狀況也可完全避免。
對于激光劃刻來(lái)說(shuō)，在激光束的加熱及隨后的冷卻過(guò)程作用下，玻璃表面被劃出一條深度大約為10mm（玻璃厚度的約10％）。玻璃隨后能沿著(zhù)劃刻的方向被分割開(kāi)來(lái)。因為該技術(shù)不產(chǎn)生任何玻璃碎塊，切割邊緣常見(jiàn)的毛邊和低強度也得到了避免，后續的拋光和打磨的工序也不再需要了。更重要的是，相對傳統方法分割的玻璃來(lái)說(shuō)，經(jīng)該手段加工的玻璃其耐碎度高達三倍。對于厚度在5mm至1mm之間的玻璃，即使是只用一步完成整體的切割也是可能的。分割以及后續的拋光、打磨、沖洗等步驟不再需要。切割邊的強度能通過(guò)來(lái)自DIN－EN 843－1的標準化四點(diǎn)彎曲測試得到測量。一塊玻璃被固定在兩只滾輪上，在玻璃上表面通過(guò)另兩個(gè)滾輪被用來(lái)產(chǎn)生所需的折彎力，在該作用力下玻璃能被分裂為兩部分。該測試被重復大約100次，從而得到合適的關(guān)于分割可能性的可靠統計值。
在大多數情況下，激光劃線(xiàn)和切割是大批量加工的選擇。其優(yōu)勢在于很高的加工速度、高精度，以及簡(jiǎn)單的參數設置。然而，在切割許多不同的線(xiàn)條和加工時(shí)間足夠的情況下，整體切割是一種更有吸引力的方法，因其具有干式冷卻方式并且沒(méi)有附加的切割步驟。在這兩種情況下都會(huì )產(chǎn)生高質(zhì)量的切割邊緣?？梢?jiàn)如果采用激光切割玻璃，完全能夠在節省時(shí)間的同時(shí)，帶來(lái)加工質(zhì)量的提高。
將一項全新且成熟的技術(shù)移植到大批量生產(chǎn)線(xiàn)中，用于加工高科技產(chǎn)品并非易事。從客戶(hù)的角度來(lái)說(shuō)，在實(shí)施之前，該技術(shù)必須是一項自動(dòng)化的、可靠的解決方案，不僅得到了充分證明，而且考慮到了經(jīng)濟性。實(shí)際操作中，創(chuàng )新技術(shù)的應用只在兩種情況下有效：新產(chǎn)品的推出需要新的生產(chǎn)手段來(lái)實(shí)現創(chuàng )新特征或通過(guò)減少加工步驟來(lái)降低生產(chǎn)成本，或者是現有的生產(chǎn)遇到經(jīng)濟壓力需要巨大的生產(chǎn)方式改良來(lái)緩解。
在平板顯示器行業(yè)，激光切割技術(shù)的推廣花費了五年時(shí)間才在生產(chǎn)線(xiàn)中找到了自己的位置，前提是經(jīng)歷了數千小時(shí)在許多加工線(xiàn)上的應用驗證?，F在通?？紤]用于存在玻璃破碎危險的新產(chǎn)品的生產(chǎn)，或者在電子行業(yè)中用于裝有玻璃的通訊移動(dòng)產(chǎn)品的制造，或者其他存在包含薄玻璃易碎部件的產(chǎn)品，如傳感器、觸控板或玻璃外殼。
加工通常在潔凈室中進(jìn)行，正如生化行業(yè)一樣，因為這些都是對傳統切割或磨削步驟產(chǎn)生的微粒非常敏感的。例如，覆蓋了DNA代碼（生化條碼）的基底材料或被激光切割成片的材料用于產(chǎn)品測試。對于激光切割技術(shù)來(lái)說(shuō)，下一個(gè)最具有潛力的應用行業(yè)將是太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)和汽車(chē)行業(yè)。
正如激光技術(shù)在金屬加工行業(yè)多年來(lái)的發(fā)展情況一樣，用于玻璃加工的激光切割技術(shù)也將繼續發(fā)展；該技術(shù)將被廣泛應用在不同產(chǎn)品的加工中，替代傳統的手段。然而，傳統的玻璃加工方法在今后還將保持其在大多數玻璃制品加工中的重要地位，一般來(lái)說(shuō)在這些應用中對切割邊緣的加工質(zhì)量要求不很高。
激光外形切割是一項創(chuàng )新技術(shù)，將會(huì )在電子、汽車(chē)或建筑行業(yè)找到一席之地。除了激光切割玻璃之外，還有其他許多激光加工玻璃的手段都處在進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和試驗階段，如鉆孔、倒角，以及涂層去除等。這些工藝要求不同種類(lèi)的激光，如綠激光。
