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)玻璃打標(biāo)方法的技術(shù)(25W CO2激光器即可滿足大多數(shù)在玻璃上打標(biāo)的要求)。CO2激光器通過破壞玻璃表面在玻璃上打標(biāo),因而在玻璃上出現(xiàn)一定數(shù)量的裂紋是允許的,但過量的裂紋會導(dǎo)致標(biāo)記不清晰、材料強(qiáng)度潛在變?nèi)?,更?yán)重的是使基片變得疏松。不過有激光雕刻機(jī)企業(yè)發(fā)現(xiàn),在打標(biāo)過程中精確控制材料的裂紋量就能避免這些問題。
有三種方法可用于控制玻璃表面上產(chǎn)生的裂紋類型和數(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虼怪庇诩す庖苿拥姆较驍U(kuò)展。標(biāo)記打印后短時間內(nèi)甚至幾天后,這些垂直于激光移動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打標(biāo)十分有效。一次激光輻射在熔成氧化硅玻璃和石英玻璃上打標(biāo)比較有效,因為這兩種材料膨脹系數(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。玻璃通過加熱和冷卻循環(huán)產(chǎn)生低密度環(huán)狀裂紋。玻璃加熱時產(chǎn)生膨脹擠壓周圍材料,當(dāng)溫度升高到玻璃軟化點溫度時,玻璃快速膨脹形成一個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,但是這個弛豫時間正是整個低密度形成的時間,使其無法恢復(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激光器在玻璃上打標(biāo),即多次激光通過;離散點形成環(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)這個高溫區(qū)回到接近起始位置時,在這個區(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打標(biāo)。
第三種方法也是采用同樣的加熱和冷卻過程,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)域接合處的界線沒有環(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的,要求稍微加壓之后才開始沿激光標(biāo)記區(qū)域產(chǎn)生格狀裂紋。用所產(chǎn)生的無碎片龜裂狀條紋填充圖案形成文字、圖形和各種碼。因為這種方法要求純質(zhì)表面,所以用高質(zhì)量的汽車玻璃能打印出清晰的標(biāo)記。
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