1、概述
玻璃是一種重要的產業(yè)材料，應用在國民經濟的諸多行業(yè)，如汽車業(yè)、建筑業(yè)、醫(yī)療、顯示器、電子產品等，小到幾微米的小型光學過濾器、筆記本電腦平板顯示器的玻璃襯底，大到汽車業(yè)或建筑業(yè)等大規(guī)模制造領域所用的大尺寸的玻璃板。玻璃種類繁多，常見的為鈉鈣玻璃，也稱為堿性玻璃，主要用于汽車業(yè)、建筑業(yè)及家用器具領域，一般厚度為1.6～10mm。厚度為1mm或不足1mm的玻璃稱為硼硅玻璃或者非堿性玻璃，主要用于平板顯示器與電子產品領域。
玻璃顯著的特點是硬脆性，給加工帶來很大的困難。傳統(tǒng)的玻璃切割采用硬質合金或金剛石刀具，其切割流程一般為：首先用金剛石刀尖或硬質合金砂輪或高硬度金屬輪，在玻璃的表面劃出一條刻痕，再采用機械手段將玻璃沿著刻痕線分割開。用砂輪或機械輪在玻璃上進行刻劃的過程中，產生沿著切割方向的切向張力，從而可使玻璃沿著劃痕裂開。這種方法切割的結果是：邊緣不平滑、有微小裂痕，材料上殘存不對稱邊緣應力及殘留碎屑等。對于很多應用，碎屑和局部應力所造成的微小裂痕將造成器件的失靈，所以必須進行切后邊緣的打磨與拋光，以強化邊緣。另外，機械輪加工中還需要輔助劑輔助切割，輔助劑也有可能粘在成品邊緣，需要過水清洗或超聲波清洗等處理。后續(xù)處理工序以及低成品率（發(fā)生不確定的裂痕）等都將增加成品玻璃制品的造價。
當今，對于玻璃制品的質量要求越來越高，必須實現(xiàn)更為精密、細致的加工結果，因為傳統(tǒng)工藝已經很難達到無微裂紋及邊緣質量方面的要求，所以迫切需要玻璃切割的技術創(chuàng)新。激光切割技術已經成熟，在金屬板材與管材、有機板材與管材等材料的切割方面，獲得了成功的應用，使傳統(tǒng)的制造技術得到了很大程度的改造與提升。而玻璃是無機材料，熱傳導率很低，從理論上講用激光加工應該有較好的結果。這也就使得激光切割玻璃的技術發(fā)展起來。
2、激光切割玻璃的原理
激光切割玻璃的方法從原理上可以分為兩種：一種是熔融（蒸發(fā)）切割法，另一種是裂紋控制法。
（1）熔融切割法
利用玻璃處在軟化的溫度下具有較好的塑性和延展性，用聚焦的CO2激光或者紫外激光照射到軟化的玻璃表面，激光具有的較高的能量密度會導致玻璃融化，然后用氣流吹走熔融的玻璃，產生溝槽，從而實現(xiàn)玻璃的熔融切割。
（2）裂紋控制法
這是一種常用的激光切割方法。1、對玻璃表面進行激光加熱，較高的能量會使該處的溫度急劇升高，表面產生較大的壓應力，但該壓應力不會使玻璃產生破裂；2、對該區(qū)域進行急劇的冷卻，一般采用冷卻氣體或者冷卻液，急劇的降溫會使玻璃表面產生較大的溫度梯度和較大的拉應力，這個拉應力會使玻璃表面沿著預定劃線的方向開始破裂，實現(xiàn)玻璃的切割。
3、用于切割玻璃的激光選擇
現(xiàn)在切割玻璃加工工藝一般都是選用CO2激光器。選擇適宜的激光器，考慮的因素包括波長、輸出功率、光束模式、靈活性、費用、可靠性以及是否利于系統(tǒng)集成等。CO?激光器發(fā)射的激光波長為10.6μm，而玻璃能強烈地吸收波長10.6μm的激光，幾乎所有的激光能量都被玻璃表面15μm吸收層所吸收，所以玻璃激光切割系統(tǒng)都配置CO2激光器。關于激光功率正如前述，不需要很高，平均功率為100～500W（取決于玻璃的厚度）的CO2激光器都適用于玻璃切割應用。具體的器件可根據不同的情況，選擇封離型玻璃管CO2激光器或CO2射頻激光器。封離型玻璃管CO2激光器技術成熟，完全封離，不需要氣體補充，不需要維修和定期維護，能滿足玻璃切割的基本要求，且成本低，經濟而實用；射頻激光器的光束模式好，外型尺寸較小，集成簡單，操作方便，激光器的輸出靈活可控，輸出的脈沖能量、脈寬以及重復頻率等都可被實時控制，而不影響光束的聚焦，因而激光加工的參數(shù)可以根據不同種類、不同厚度的玻璃的特性進行實時優(yōu)化。
