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激光技术在玻璃上方法

一种新技术使利用封离式CO2激光器直接在玻璃上打出轮廓鲜明的高质量的标记成为可能,这是一种可以取代昂贵的固体激光器和传统玻璃打标方法的技术(25W CO2激光器即可满足大多数在玻璃上打标的要求)。CO2激光器通过破坏玻璃表面在玻璃上打标,因而在玻璃上出现一定数量的裂纹是允许的,但过量的裂纹会导致标记不清晰、材料强度潜在变弱,更严重的是使基片变得疏松。在打标过程中精确控制材料的裂纹量就能避免这些问题。 

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有三种方法可用于控制玻璃表面上产生的裂纹类型和数量:                                    

第 一种方法是采用多次激光辐射;

第二种方法是采用离散点形成环状裂纹;

第三种方法是产生龟裂状表面裂纹。

采用一次激光辐射可在玻璃上产生一种轮廓鲜明的可见标记,但是裂纹和应力图案的方向将向垂直于激光移动的方向扩展。标记打印后短时间内甚至几天后,这些垂直于激光移动方向的裂纹将形成新的裂纹,扩展到原标记外附近区域形成碎片,从而影响标记的清晰度。利用多次激光辐射,使与标记区域相邻的区域通过热传导被加热,从而使这些区域形成应力梯度,减少二次破裂的可能性。采用这种方法在钠钙玻璃和硼硅酸盐玻璃上打标十分有效。一次激光辐射在熔成氧化硅玻璃和石英玻璃上打标比较有效,因为这两种材料膨胀系数很低。 

    第二种方法是利用一系列环状裂纹形成文字、条形码、方块或矩形码以及其他形状码图案。玻璃通过加热和冷却循环产生低密度环状裂纹。玻璃加热时产生膨胀挤压周围材料,当温度升高到玻璃软化点温度时,玻璃快速膨胀形成一个低密度材料的凸出玻璃表面的圆顶。加热后玻璃收缩到初始表面位置,但是这个弛豫时间正是整个低密度形成的时间,使其无法恢复到软化温度之前的起始位置。 

    采用三种不同的标记方法用CO2激光器在玻璃上打标,即多次激光通过;离散点形成环状裂纹和产生龟裂状的表面裂纹。 

    由于光斑能量呈高斯分布,因此光斑中心处的温度较高。当这个高温区回到接近起始位置时,在这个区域形成环状裂纹的中心。在低密度形成区和标准密度区之间的接合处形成稳定的环状裂纹。这种方法适合于在普通光学材料和回火玻璃、化学增强玻璃或者普通钠钙浮法玻璃上打标。 

    第三种方法也是采用同样的加热和冷却过程,都是使某一特定体积的玻璃表面发生变化。但是第三种方法所用光斑的尺寸比较大,在两种密度区域接合处的界线没有环状裂纹方法那样分明。这种方法产生的标记不是立即就能看得见的,要求稍微加压之后才开始沿激光标记区域产生格状裂纹。用所产生的无碎片龟裂状条纹填充图案形成文字、图形和各种码。因为这种方法要求纯质表面,所以用高质量的汽车玻璃能打印出清晰的标记。


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