簡(jiǎn)述激光雕刻加工的玻璃工藝
一種新技術(shù)使利用封離式CO2激光器直接在玻璃上打出輪廓鮮明的高質(zhì)量的標(biāo)記成為可能，這是一種可以取代昂貴的固體激光器和傳統(tǒng)玻璃激光雕刻工藝的技術(shù)(25W CO2激光器即可滿(mǎn)足大多數(shù)在玻璃上激光雕刻的要求)。CO2激光器通過(guò)破壞玻璃表面在玻璃上激光雕刻，因而在玻璃上出現(xiàn)一定數(shù)量的裂紋是允許的，但過(guò)量的裂紋會(huì)導(dǎo)致標(biāo)記不清晰、材料強(qiáng)度潛在變?nèi)酰鼑?yán)重的是使基片變得疏松。在激光雕刻過(guò)程中精確控制材料的裂紋量就能避免這些問(wèn)題。
有三種方法可用于控制玻璃表面上產(chǎn)生的裂紋類(lèi)型和數(shù)量：第一種方法是采用多次激光輻射；第二種方法是采用離散點(diǎn)形成環(huán)狀裂紋；第三種方法是產(chǎn)生龜裂狀表面裂紋。采用一次激光輻射可在玻璃上產(chǎn)生一種輪廓鮮明的可見(jiàn)標(biāo)記，但是裂紋和應(yīng)力圖案的方向?qū)⑾虼怪庇诩す庖苿?dòng)的方向擴(kuò)展。標(biāo)記打印后短時(shí)間內(nèi)甚至幾天后，這些垂直于激光移動(dòng)方向的裂紋將形成新的裂紋，擴(kuò)展到原標(biāo)記外附近區(qū)域形成碎片，從而影響標(biāo)記的清晰度。利用多次激光輻射，使與標(biāo)記區(qū)域相鄰的區(qū)域通過(guò)熱傳導(dǎo)被加熱，從而使這些區(qū)域形成應(yīng)力梯度，減少二次破裂的可能性。采用這種方法在鈉鈣玻璃和硼硅酸鹽玻璃上激光雕刻十分有效。一次激光輻射在熔成氧化硅玻璃和石英玻璃上激光雕刻比較有效，因?yàn)檫@兩種材料膨脹系數(shù)很低。
第二種方法是利用一系列環(huán)狀裂紋形成文字、條形碼、方塊或矩形碼以及其他形狀碼圖案。玻璃通過(guò)加熱和冷卻循環(huán)產(chǎn)生低密度環(huán)狀裂紋。玻璃加熱時(shí)產(chǎn)生膨脹擠壓周?chē)牧希?dāng)溫度升高到玻璃軟化點(diǎn)溫度時(shí)，玻璃快速膨脹形成一個(gè)低密度材料的凸出玻璃表面的圓頂。加熱后玻璃收縮到初始表面位置，但是這個(gè)弛豫時(shí)間正是整個(gè)低密度形成的時(shí)間，使其無(wú)法恢復(fù)到軟化溫度之前的起始位置。
采用三種不同的標(biāo)記方法用CO２激光器在玻璃上激光雕刻，即多次激光通過(guò)；離散點(diǎn)形成環(huán)狀裂紋和產(chǎn)生龜裂狀的表面裂紋。
由于光斑能量呈高斯分布，因此光斑中心處的溫度較高。當(dāng)這個(gè)高溫區(qū)回到接近起始位置時(shí)，在這個(gè)區(qū)域形成環(huán)狀裂紋的中心。在低密度形成區(qū)和標(biāo)準(zhǔn)密度區(qū)之間的接合處形成穩(wěn)定的環(huán)狀裂紋。這種方法適合于在普通光學(xué)材料和回火玻璃、化學(xué)增強(qiáng)玻璃或者普通鈉鈣浮法玻璃上激光雕刻。
第三種方法也是采用同樣的加熱和冷卻過(guò)程，都是使某一特定體積的玻璃表面發(fā)生變化。但是第三種方法所用光斑的尺寸比較大，在兩種密度區(qū)域接合處的界線(xiàn)沒(méi)有環(huán)狀裂紋方法那樣分明。這種方法產(chǎn)生的標(biāo)記不是立即就能看得見(jiàn)的，要求稍微加壓之后才開(kāi)始沿激光標(biāo)記區(qū)域產(chǎn)生格狀裂紋。用所產(chǎn)生的無(wú)碎片龜裂狀條紋填充圖案形成文字、圖形和各種碼。因?yàn)檫@種方法要求純質(zhì)表面，所以用高質(zhì)量的汽車(chē)玻璃能激光雕刻出清晰的標(biāo)記。
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