CN108821562B - 一种钢化玻璃的切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢化玻璃的切割方法，包括：预先设定激光器的切割轨迹；通过激光器分别从钢化玻璃的上下两个表面沿钢化玻璃厚度方向进行逐层切割；当激光器对钢化玻璃上下两个表面逐层加深的切割深度至共同贯穿钢化玻璃的厚度，则完成切割；且当激光器分别对钢化玻璃上下两个表面切割时，钢化玻璃上下两个表面的压应力差值不大于预设差值。本发明中所提供的对钢化玻璃的切割方法，能够有效避免厚度相对较大的钢化玻璃在切割过程中产生碎裂的情况，降低了钢化玻璃加工的报废率和钢化玻璃的使用成本。

Description

一种钢化玻璃的切割方法

技术领域

本发明涉及钢化玻璃加工领域，特别是涉及一种钢化玻璃的切割方法。

背景技术

钢化玻璃(Tempered glass/Reinforced glass)属于安全玻璃。钢化玻璃其实是一种预应力玻璃，为提高玻璃的强度，通常使用化学或物理的方法，在玻璃表面形成压应力，玻璃承受外力时首先抵消表层应力，从而提高了承载能力，增强玻璃自身抗风压性，寒暑性，冲击性等。

在钢化玻璃的实际应用过程中，钢化玻璃的形状大小并不一定完全复合要求，因此不可避免的需要对钢化玻璃进行切割。对于厚度相对较小的钢化玻璃而言，切割相对容易；而对于厚度较大的钢化玻璃而言，无法贯穿钢化玻璃的厚度，只能够逐渐加深切割深度，直到切割深度贯穿钢化玻璃的厚度，在切割钢化玻璃过程中，极易造成钢化玻璃破碎的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种钢化玻璃的切割方法，解决了在切割钢化玻璃过程中，极易造成钢化玻璃破碎的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种钢化玻璃的切割方法，包括：

预先设定激光器的切割轨迹；

通过所述激光器分别从钢化玻璃的上下两个表面沿钢化玻璃厚度方向进行逐层切割；

当所述激光器对所述钢化玻璃上下两个表面逐层加深的切割深度共同贯穿所述钢化玻璃的厚度，则完成切割；

其中，所述钢化玻璃为厚度大于25um的玻璃；并且当所述激光器分别对所述钢化玻璃上下两个表面切割时，所述钢化玻璃上下两个表面的压应力差值不大于预设差值。

其中，所述激光器包括第一激光器和第二激光器；

所述通过所述激光器分别从钢化玻璃的上下两个表面沿钢化玻璃厚度方向进行逐层切割包括：

所述第一激光器对所述钢化玻璃的上表面进行切割，所述第二激光器对所述钢化玻璃的下表面进行切割；

其中，所述第一激光器和所述第二激光器同时对所述钢化玻璃进行切割；所述第一激光器和所述第二激光器的切割光线在同一直线内，且均垂直于所述钢化玻璃。

其中，所述通过所述激光器分别从钢化玻璃的上下两个表面沿钢化玻璃厚度方向进行逐层切割包括：

步骤一：所述激光器对所述钢化玻璃上表面切割预设深度；

步骤二：所述激光器对所述钢化玻璃下表面切割预设深度；

步骤三：当所述钢化玻璃上下两个表面的切割深度未贯穿所述钢化玻璃的厚度，则重复执行所述步骤一和所述步骤二的操作。

其中，所述步骤三具体包括：

当所述钢化玻璃上下两个表面的切割深度未贯穿所述钢化玻璃的厚度时，增大所述激光器的切割功率，再重复执行所述步骤一和所述步骤二的操作。

其中，所述预设深度为10um～100um。

其中，所述通过所述激光器分别从钢化玻璃的上下两个表面沿钢化玻璃厚度方向进行逐层切割包括：

通过所述激光器发出的波长为500nm～550nm，频率为1ns～1ps的绿光对所述钢化玻璃进行切割进行切割。

其中，所述通过所述激光器发出的波长为500nm～550nm，频率为1ns～1ps的绿光对所述钢化玻璃进行切割进行切割包括：

通过所述激光器发出的532nm的激光对所述钢化玻璃进行切割。

本发明所提供的钢化玻璃的切割方法，在通过激光对钢化玻璃进行切割时，是从钢化玻璃上下两个表面进行的。基于钢化玻璃在切割过程中出现破碎情况的主要原因是在于激光切割钢化玻璃的一个表面，导致钢化玻璃被切割的表面和未被切割的表面之间压应力差值较大，最终使得钢化玻璃破碎。本发明中相对于常规技术中仅对钢化玻璃的一个表面进行切割而言，是对钢化玻璃上下两个表面均进行切割的，那么钢化玻璃上下两个表面的压应力的差值也就必然减小，最终保证在切割过程中钢化玻璃不产生破碎的情况。

本发明中所提供的对钢化玻璃的切割方法，能够有效避免厚度相对较大的钢化玻璃在切割过程中产生碎裂的情况，降低了钢化玻璃加工的报废率和钢化玻璃的使用成本。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为钢化玻璃的钢化层K+分布结构剖面示意图；

图2为图1中的钢化玻璃厚度方向的应力分布坐标示意图；

图3为本发明实施例所提供的钢化玻璃的切割方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的对钢化玻璃切割的示意图；

图5为本发明另一实施例所提供的钢化玻璃的切割方法的流程示意图。

具体实施方式

随着第一款钢化玻璃使用在苹果智能手机上，越来越多的钢化玻璃被使用在智能手机，智能穿戴等产品上。电子产品主要使用的是化学钢化的铝硅玻璃，主要采用大分子在高温熔融的状态下取代玻璃里面的小分子，例如用钾元素取代钠元素。钾的原子半径大于钠的原子半径，因此就会在钠原子被钾原子取代的地方产生压应力。

如图1所示，如果把钢化玻璃从厚度方向分为很多层，图1中的圆圈代表钢化玻璃中的K+，K+首先进入玻璃的第一层，随着时间的推移K+进入更靠近钢化玻璃厚度中心的第二层。但由于K+在玻璃中的运动主要是布朗运动，布朗运动和温度相关，温度越高布朗运动越活跃，玻璃从表面至中间温度逐步降低，因此K+从玻璃表面往玻璃中间的扩散越来越不活跃。同时，影响布朗运动的另一个因素是浓度差异，当玻璃表面的K+和溶液中的K+处于一个动态平衡时，也阻止了进一步K+迁移，最终K+的浓度从玻璃表面往中间逐步降低，最终钢化后的玻璃的结构如图1所示，钢化玻璃的中心呈现张应力而表面呈现压应力。

如图2所示，图2为图1中的钢化玻璃厚度方向的应力分布坐标示意图。图2中横坐标正方向为压应力的大小，负方向为张应力的大小，而纵坐标为钢化玻璃的深度，其中钢化玻璃的深度是以图1中的钢化玻璃的下表面为深度零点，而钢化玻璃的上表面深度最大。有图2可知，对于上下表面钢化均匀的钢化玻璃而言，其中心位置呈现张应力，而偏离钢化玻璃的中心处则呈现压应力，且越靠近钢化玻璃的表面，压应力越大。

当对钢化玻璃施加外力时，就需要先抵抗钢化玻璃表面的压应力，才能够对钢化玻璃造成损伤，进而使得钢化玻璃破碎，因此对于具有压应力的钢化玻璃，相对于普通玻璃而言，能够承受更大的撞击而不会碎裂。

但是在钢化玻璃使用过程中，钢化玻璃的大小以及尺寸并不一定完全复合要求。为此，就需要对钢化玻璃进行切割。对于厚度较小的钢化玻璃而言，其切割是比较容易完成的，切割的激光能够一次贯穿钢化玻璃的厚度。但是对于厚度相对较大的钢化玻璃而言，例如厚度在25mm以上的钢化玻璃，对钢化玻璃进行切割时，需要逐层的切割，这使得钢化玻璃被切割的表面和未被切割的表面的压应力大小不同，当钢化玻璃被切割的表面和未被切割的表面的压应力差值达到一定量时，钢化玻璃就会出现碎裂。

因此，目前对厚度大于25um以上的钢化玻璃，存在切割时易发生碎裂的问题。

本发明中提供了一种切割方法，能够有效避免钢化玻璃碎裂的问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图3所示，图3为本发明实施例所提供的钢化玻璃的切割方法的流程示意图。该切割方法具体可以包括：

步骤S11：预先设定激光器的切割轨迹。

步骤S12：通过激光器分别从钢化玻璃的上下两个表面沿钢化玻璃厚度方向进行逐层切割。

其中，该钢化玻璃的厚度在25um以上。

可选地，在本发明一种具体实施例中可通过激光器发出波长为500nm～550nm，频率为1ns～1ps的绿光对钢化玻璃进行切割进行切割。

常规的，用于切割的激光器，一般都采用紫外光的激光器，本发明中采用绿光激光器，且激光的发射频率在纳秒至皮秒之间。

最为优选的情况是采用532nm波长的绿光激光对钢化玻璃进行切割。

步骤S13：当激光器对钢化玻璃上下两个表面逐层加深的切割深度共同贯穿钢化玻璃的厚度，则完成切割。

具体地，当激光器分别对钢化玻璃上下两个表面切割时，钢化玻璃上下两个表面的压应力差值不大于预设差值。

常规的对钢化玻璃的切割，往往是向钢化玻璃的一个表面发射激光，对钢化玻璃进行切割，使得激光切割深度逐渐增大，直至切割深度贯穿到钢化玻璃的另一表面。这种切割方法之所以会导致钢化玻璃的碎裂，是因为只对钢化玻璃的一个表面进行切割，使得钢化玻璃被切割的表面压应力减小，而未被切割的表面压应力却不变。当钢化玻璃被切割的表面和未被切割的表面之间的压应力差值增加大一定的程度时，则会造成钢化玻璃的碎裂。

本发明中所提供的对钢化玻璃的切割方法，从钢化玻璃的两个表面分别进行切割，减小了切割过程中钢化玻璃上下两个表面的压应力的差值，进而避免了钢化玻璃在切割过程中，因上下两个表面压应力不均而导致钢化玻璃碎裂的问题。降低了钢化玻璃在切割过程中破碎的概率，并减少了钢化玻璃材料的浪费。

如前所述，对于上述实施例中的步骤S2，对钢化玻璃上下两个表面进行切割的具体操作方法，也存在多种实现方式，下面就以具体实施例进行说明。

在本发明的一种具体实施例中，对钢化玻璃的切割的激光器可以有两个，分别设置在钢化玻璃上下两个表面。上述步骤S2具体可以包括：

第一激光器对钢化玻璃的上表面进行切割；

第二激光器对钢化玻璃的下表面进行切割。

如图4所示，图4为本发明实施例提供的对钢化玻璃切割的示意图。图4中第一激光器1位于钢化玻璃3的上方，第二激光器2位于钢化玻璃3的下方，第一激光器1和第二激光器2同时启动对钢化玻璃3进行切割；且第一激光器1和第二激光器2的切割光线在同一直线内，且均垂直于钢化玻璃3。

因为第一激光器和第二激光器所发射的激光波长、激光频率以及激光切割轨迹等完全相同，因此，在对钢化玻璃上下两个表面进行切割时，钢化玻璃上下两个表面的切割深度也就完全相同，随着切割深度的增加，直至贯穿钢化玻璃的厚度，钢化玻璃上下两个表面的压应力变化也是一致的，也就不会出现某一表面压应力远大于另一表面压应力的情况，进而避免了钢化玻璃碎裂。

需要说明的是，考虑到同时采用两个钢化玻璃进行切割，可能会存在切割成本增加的问题，并且目前原有的设备上也仅设置有一个激光器，如果采用两个激光器对钢化玻璃的切割，必然涉及到设备的改进，进一步增加了钢化玻璃的切割成本。

因此，在本发明的另一具体实施例中，仅采用一个激光器分别对钢化玻璃的两个表面进行切割，在本实施例中，如图5所示，钢化玻璃的切割方法具体可以包括：

步骤S21：预先设定激光器的切割轨迹。

步骤S22：激光器对钢化玻璃上表面切割预设深度。

步骤S23：激光器对钢化玻璃下表面切割预设深度。

步骤S24：判断钢化玻璃上下两个表面的切割深度是否贯穿钢化玻璃厚度，如果是，则进入步骤S22，如果否，则切割完成。

具体地，本实施例中是通过激光器分别交替对钢化玻璃的上下两个表面进行多次切割而完成的。并且当激光器对钢化玻璃上下表面切割次数相同时，钢化玻璃上下表面被切割的深度应当完全相同。

可选地，在本发明的另一具体实施例中，在上述步骤S23之后，还包括：

增大激光器的切割功率，再执行上述步骤S24的操作。

考虑到随着对钢化玻璃切割深度的增加，如图2所示，钢化玻璃内部的压应力是呈现减小的趋势，因此，可以随着对钢化玻璃切割深度的增加，逐渐增大激光器的切割功率，使得每次切割钢化玻璃的切割深度增加值也逐渐增大。

当然，也可以基于激光器切割的稳定性，每次对钢化玻璃切割的深度保持均匀增加，也不影响本发明技术方案的实现。

可选地，对钢化玻璃上下两个表面每次切割的预设深度为10um～100um。

无论每个切割钢化玻璃的上下两个表面的切割深度的增加值是逐渐增大还是均匀增大，其切割深度的增加值都应当在10um～100um之间，具体可以是10um、20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um、90um、100um。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

Claims (5)

1.一种钢化玻璃的切割方法，其特征在于，包括：

预先设定激光器的切割轨迹；

通过所述激光器分别从钢化玻璃的上下两个表面沿钢化玻璃厚度方向进行逐层切割；

当所述激光器对所述钢化玻璃上下两个表面逐层加深的切割深度至共同贯穿所述钢化玻璃的厚度，则完成切割；

其中，所述钢化玻璃为厚度大于25um的玻璃；并且当所述激光器分别对所述钢化玻璃上下两个表面切割时，所述钢化玻璃上下两个表面的压应力差值不大于预设差值；

所述激光器包括第一激光器和第二激光器；

所述通过所述激光器分别从钢化玻璃的上下两个表面沿钢化玻璃厚度方向进行逐层切割包括：

所述第一激光器对所述钢化玻璃的上表面进行切割，所述第二激光器对所述钢化玻璃的下表面进行切割；

其中，所述第一激光器和所述第二激光器同时对所述钢化玻璃进行切割；所述第一激光器和所述第二激光器的切割光线在同一直线内，且均垂直于所述钢化玻璃；

所述通过所述激光器分别从钢化玻璃的上下两个表面沿钢化玻璃厚度方向进行逐层切割包括：

通过所述激光器发出的波长为500nm～550nm，频率为1ns～1ps的绿光对所述钢化玻璃进行切割进行切割。

2.如权利要求1所述的钢化玻璃的切割方法，其特征在于，所述通过所述激光器分别从钢化玻璃的上下两个表面沿钢化玻璃厚度方向进行逐层切割包括：

步骤一：所述激光器对所述钢化玻璃上表面切割预设深度；

步骤二：所述激光器对所述钢化玻璃下表面切割预设深度；

步骤三：当所述钢化玻璃上下两个表面的切割深度未贯穿所述钢化玻璃的厚度，则重复执行所述步骤一和所述步骤二的操作。

3.如权利要求2所述的钢化玻璃的切割方法，其特征在于，所述步骤三具体包括：

当所述钢化玻璃上下两个表面的切割深度未贯穿所述钢化玻璃的厚度时，增大所述激光器的切割功率，再重复执行所述步骤一和所述步骤二的操作。

4.如权利要求2所述的钢化玻璃的切割方法，其特征在于，所述预设深度为10um～100um。

5.如权利要求1至4任一项所述的钢化玻璃的切割方法，其特征在于，所述通过所述激光器发出的波长为500nm～550nm，频率为1ns～1ps的绿光对所述钢化玻璃进行切割进行切割包括：

通过所述激光器发出的532nm的激光对所述钢化玻璃进行切割。

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