Сырье Производство керамики Керамические изделия Статьи Справочник

Лазерное скрайбирование. Часть 2

При умеренном нагреве поверхности, стекла вдоль линии обработки возникают термонапряжения без видимого изменения свойств стекла. При некоторых условиях, о которых речь будет идти в дальнейшем, таким образом можно осуществлять разделение стекла в результате термораскалывания. При большей степени воздействия поверхностная часть стекла расплавляется. При уходе луча стекло быстро затвердевает, что сопровождается резким изменением его объема в обрабатываемой области и приводит к поверхностному растрескиванию стекла. При этом след луча имеет вид строчного шва на ткани. При достаточно большой скорости обработки эта строчка отделяется от стекла наподобие стружки при механической обработке металлов резцом. Ширина скрайбированной линии зависит от степени фокусировки луча и при минимальном диаметре пятна на поверхности стекла примерно равна глубине нарушенной части стекла. Такая строчка по результатам экспериментальных исследований примерно в 2 раза снижает прочность стекла вдоль контура обработки. Самопроизвольное разделение стекла по этому контуру происходит достаточно редко. Чаще всего необходимо разламывать стекло механическим способом, дополнительным термоударом или их комбинацией.

При дальнейшем повышении степени воздействия лазерного излучения часть стекла разлагается, возгоняется и испаряется, образуя вдоль линии обработки дорожку, сопровождаемую системой крестообразных трещин. При этом последующее разламывание значительно облегчается. Однако края разделенного таким образом стекла получаются неровными из-за наличия системы трещин, искажающей область разделения, а также возможности ухода трещин в сторону от линии скрайбирования. Этот недостаток можно устранить повышением энергии лазерного излучения и снижением времени его воздействия до такой степени, чтобы стекло испарялось вдоль линии обработки практически без прогрева прилегающей области стекла.

Такой режим обработки реально осуществим при воздействии на материал импульсного лазерного излучения. Большая энергия в импульсе позволяет быстро испарить часть стекла вдоль линии обработки, а отсутствие воздействия на стекло между импульсами приводит к тому, что стекло в это время охлаждается и его средний разогрев оказывается незначительным. В результате этого в стекле не наблюдаются заметные термонапряжения и оно не разрушается. Такой вид скрайбирования образует последовательность лунок вдоль линии обработки, по которым можно осуществлять разламывание стекла без образования заметных сколов и неровностей краев среза. Еще большая точность разделения обеспечивается в том случае, если образуемые лазерным излучением лунки располагаются рядом, с небольшим перекрытием, в виде ровной неглубокой канавки. Таким путем удается обеспечить наиболее качественное разделение хрупких материалов с точностью до 30 мкм.