紫外激光機在玻璃打標工藝的研究
Time: 2018-08-18 Reads: 2503 Edit: Admin
文將指導你理解和掌握紫外激光器在玻璃表面打標的加工工藝。

一.玻璃打標難度

    當一束光射入玻璃時,會在表面反射一部分光,其余大部分則會直接透過去。紫外激光也是如此,當紫外激光在玻璃表面蝕刻時,需要極高的能量密度,但能量密度過高會出現裂紋甚至崩邊現象,能量密度過低又會導致打出的點沉下去或者無法直接在表面蝕刻,故而加工難度較大。

二.影響因素

1.平面玻璃

    紫外激光打標機在平面玻璃上打標,和激光器的峰值功率、最終聚焦光斑尺寸、及振鏡速度都有直接關系。
我們發現有時候高功率激光器的光沒有在玻璃表面蝕刻,也會直接透過去。這是因為激光器峰值功率不夠,或者是能量密度不夠集中。峰值功率受激光器晶體,脈寬與頻率影響著,脈寬越窄,頻率越低,激光器的峰值功率則越高。能量密度受光斑大小、激光束的光束質量M2(衡量激光束的標準,指激光束接近高斯光束的值,高斯光束M2=1)所影響著。光斑大小可以通過使用高倍數的擴束鏡來改變,M2只能由激光器本身的光束質量來決定,M2越小,擴束鏡倍率越大則能量密度越是集中。

    有些雖能在玻璃表面蝕刻,但還是產生了漏點的現象,并且有些脈沖形成的點會下沉到玻璃里面形成內雕,這種情況可以采用高峰值功率的激光器與大倍率擴束來改善加工效果。

    另外,激光束接觸玻璃表面的時間同樣影響著玻璃表面的蝕刻效果,接觸時間太長可能會導致玻璃表面打的太深,太短則會導致漏點。我們只需將振鏡的掃描速度更改到合適的值即可得到較好的加工效果。但需要注意的是掃描速度還受到激光器本身的頻率所影響,若頻率過低也導致漏點現象。



(平面玻璃加工)

2.曲面玻璃


    因為曲力影響,最終聚焦光斑的焦深與振鏡的掃描方式對加工效果的影響格外重要,即受激光器峰值功率、最終聚焦光斑、振鏡掃描速度、振鏡掃描方式、光斑焦深和場鏡范圍等所影響。在能量密度達標時,我們會發現在玻璃表面越往邊緣的效果越差,甚至無法在表面起加工作用,其原因就是因為焦深太淺所導致。焦深受激光束M2因子,擴束鏡光斑大小,及場鏡范圍所影響。擴束鏡的倍數與場鏡的范圍都影響著焦距,焦距越短,則能量密度越集中,焦深就越淺。下面我們看一下不同焦深所帶來的影響。如下圖所以示,用5w激光器,采用高速掃描振鏡, F=160的場鏡時,X10倍擴束,與X8倍擴束,X5倍擴束時在石英玻璃表面蝕刻時的效果:


(X10倍擴束)



(X8倍擴束)



(X6倍擴束正面)




(X6倍擴束側面)


    以上圖片所示,我們可以明顯的觀察到10倍擴束下,能量密度較為集中,表面很細膩,但又因焦深較淺,所以兩側激光沒有在表面起作用 。8倍擴束下,對于當前曲面的產品,焦深和能量較為合適,打標出來的效果較好。而6倍擴束焦深增加的同時也減小了能量密度,因此漏點很多,效果較差。

    因此我們得出結論,對于此類曲面幅度較大,硬度較高的玻璃材料要選用光束質量較好,脈寬較窄的激光器,選用合適的擴束鏡或采用3D可變焦振鏡來加工此類產品較為合適。

(SPLT-UV5W-S1 曲面紫外激光打標機)


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