CN113613833A - 用于加工玻璃层压基材的设备以及使用该设备的加工和切割方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于加工玻璃层压基材的方法包括：将玻璃层压基材运送到加工位置，所述玻璃层压基材包括在金属基材上的玻璃基材；使激光通过玻璃基材照射到金属基材上；以及冷却激光照射通过的一部分玻璃基材，从而激光照射通过的部分处切割玻璃基材。当使用根据实施方式所述的加工和切割玻璃层压基材的方法和用于加工玻璃层压基材的设备时，可以生产切割后具有高边缘强度的玻璃层压基材。

Description

用于加工玻璃层压基材的设备以及使用该设备的加工和切割 方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§119，要求2019年3月5日向韩国知识产权局提交的第10-2019-0025358号韩国专利申请的优先权权益，其各自的公开内容通过引用纳入本文。
背景
1.技术领域
一个或多个实施方式涉及一种用于加工玻璃层压基材的设备以及使用该设备的加工和切割方法，并且更具体地，涉及一种用于加工即使在切割之后仍具有高边缘强度的玻璃层压基材的设备以及使用该设备的加工和切割方法。
2.背景技术
高度期望玻璃层压基材在将来会在各种技术领域中广泛使用，但是在加工玻璃层压基材的技术上仍然有很大的发展空间。
发明内容
一个或多个实施方式包括一种加工玻璃层压基材的方法，所述玻璃层压基材即使在切割之后也具有高的边缘强度。
一个或多个实施方式包括一种切割玻璃层压基材的方法，所述玻璃层压基材即使在切割之后也具有高的边缘强度。
一个或多个实施方式包括一种加工玻璃层压基材的设备，所述玻璃层压基材即使在切割之后也具有高的边缘强度。
其他方面将在下面的说明中阐述，且部分方面将根据说明书显现或通过实施本公开的实施方式而习得。
根据一个或多个实施方式，一种用于加工玻璃层压基材的方法包括：将玻璃层压基材运送到加工位置，所述玻璃层压基材包括在金属基材上的玻璃基材；使激光照射通过玻璃基材而到达金属基材上；以及冷却激光照射通过的一部分玻璃基材，从而在激光照射通过的该部分处切割玻璃基材。
激光的波长可为约0.8μm至约1.1μm。激光器可为光纤激光器或Nd:YGA激光器。激光的功率可为约3kW至约7kW。
方法可进一步包括：将激光照射到其上的位置从玻璃层压基材上的一个位置移动到另一位置。此时，激光照射到其上的位置的移动速度为约1m/分钟至约20m/分钟。
所述冷却可以包括将冷却气体喷射到玻璃基材上。冷却气体可构成围绕激光的冷却气体罩。冷却气体的喷射压力可为约2atm至约15atm。激光的照射可包括熔化金属基材，且冷却可包括用冷却气体吹熔化的金属以去除熔化的金属。
激光相对于玻璃基材的透射率可等于或大于约85％，且玻璃基材可不被激光熔化。可通过在冷却期间施加于玻璃基材的拉伸应力来切割玻璃基材。
根据一个或多个实施方式，一种切割玻璃层压基材的方法包括：将玻璃层压基材运送到加工位置，所述玻璃层压基材包括在金属基材上的玻璃基材；在切割位置局部加热金属基材；在切割位置冷却玻璃基材；以及在切割位置处去除金属基材的熔化部分。
在玻璃基材正被冷却时，金属基材可被持续加热，且玻璃基材的冷却可包括：将冷却气体喷射到切割位置，以便冷却玻璃基材。金属基材的去除可包括：通过使用由冷却气体的喷射所施加的机械力，惯性去除切割位置处的金属基材的熔化部分。
在切割位置处对金属基材进行加热和在切割位置处对玻璃基材进行冷却可以基本上同时进行。
根据一个或多个实施方式，一种用于加工玻璃层压基材的设备可包括：支承件，其被配置为支承玻璃层压基材，所述玻璃层压基材包括在金属基材上的玻璃基材；切割器模块，其被设置在支承件上，并被配置为将激光照射到玻璃层压基材上，并将冷却气体喷射到玻璃层压基材上，以切割玻璃层压基材；和定位器，其被配置为调节支承件和切割器模块的相对位置。此时，切割器模块可包括：激光发射器，其被配置为使激光通过玻璃基材而照射到金属基材上的待切割位置；和冷却气体喷嘴，冷却气体喷嘴被构造为将冷却气体喷射到待切割位置附近。
在切割玻璃层压基材的同时，将激光的焦点和冷却气体喷嘴的孔构造成维持相对于彼此的相对位置。
附图简要说明
结合附图，根据以下详细说明能够更清楚地理解本公开的某些实施方式的上述和其他方面、特征和优点，其中：
图1是根据一个实施方式所述的用于加工玻璃层压基材的设备的示意性概念图；
图2是图1中的区域II的放大剖视图；
图3是根据一个实施方式，典型地示出了使用用于加工玻璃层压基材的设备切割玻璃层压基材的原理的透视图；
图4是根据一个或多个实施方式，典型地示出了使用用于加工玻璃层压基材的设备切割玻璃层压基材的原理的透视图；
图5是根据一个实施方式所述的加工玻璃层压基材的方法的流程图；
图6是从垂直上方观察的玻璃层压基材的图像，基材在切割之后没有被研磨；
图7是用于比较切割玻璃层压基材后，在研磨之前和之后的玻璃层压基材的切割表面的边缘强度的图；以及
图8是示出了玻璃层压基材的边缘强度相对于研磨玻璃层压基材的切割表面的研磨量的变化的曲线图。
具体实施方式
下面将详细说明各个实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出，其中，相似的附图标记始终表示相似的元件。就这点而言，本公开的实施方式可以具有不同的形式并且不应被解读成限制于本文提出的描述。因此，下文仅通过参考附图描述实施方式以解释本说明书的各方面。本文中所用的术语“和/或包括所列的相关条目中的一种或多种的任意组合以及全部组合。当例如“……中的至少一种”之类的表述在一连串要素之后时，所述表述修饰该一连串要素而不是修饰一连串要素中的单个要素。
虽然术语例如“第一”、“第二”等可以用于描述各种部件，但是这些部件不限于上述术语。上述术语仅用于区分各部件。例如，第一要素可以称为第二要素，并且类似地，第二要素可以称为第一要素，而不会偏离本公开的教导。
本文所用的术语仅仅用来描述具体的实施方式，而不旨在限制本公开。如本文所用，单数形式的“一个”，“一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确说明。应当理解的是，当术语“包含”和/或“包含了”或者“包括”和/或“包括了”用于本说明书中时，其规定存在所述特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合，但是并不排除存在或增加一种(个)或多种(个)其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。
除非另外定义，本文中所使用的所有术语(包括技术和科学术语)的含意与本公开所属领域普通技术人员通常所理解的相同。还应理解，术语，诸如在常用词典中定义的术语，应被解释为具有与其在相关领域和/或本申请的上下文中的含义一致的含义，并且不应当以理想化或过度正式的意义解释，除非本文明确定义。
当可能修改实施方式时，过程的顺序可以与描述过的过程的顺序不同。例如，被描述为按顺序进行的两个过程可以基本上同时或以相反的顺序执行。
在附图中，可以根据例如制造技术及(或)公差来预期形状的转变换。因此，实施方式不应解释为限于附图中指定的形状，而应理解为包括例如在制造过程中发生的形状变化。本文中所用的术语“和/或”包括所列的相关条目中的一种或多种的任意组合以及全部组合。另外，本文所用的术语“基材”可以表示基材本身，或者包括基材以及在基材的表面上形成的某个层或膜的堆叠结构。“基材的表面”的表述可以指基材本身的暴露表面，或者在基材上形成的某个层或膜的外表面。
图1是根据一个实施方式所述的用于加工玻璃层压基材的设备1的示意性概念图。
参考图1，设备1可包括支承玻璃层压基材S的支承件3和切割器模块5，切割器模块5向玻璃层压基材S照射激光LB以切割玻璃层压基材S。支承件3被布置为可相对于切割器模块5在X轴和Y轴方向上移动。提供水平定位器7，例如子电动机，以在X轴和Y轴方向上相对地移动支承件3并确定支承件3的位置。另外，提供垂直定位器9以使切割器模块5在相对地接近和/或远离玻璃层压基材S的方向(例如Z轴方向)上移动，并确定切割器模块5的位置。
设备1包括激光发射器11，激光发射器11发射具有一定波长范围的激光LB，并且更具体地，发射到玻璃中的吸收率低或透射通过玻璃的透射率高的激光LB。切割器模块5包括光学单元17，光学单元17包括反射镜13和聚焦透镜15，反射镜13将由激光发射器11发射的激光LB反射向玻璃层压基材S，聚焦透镜15使激光LB聚焦。切割器模块5还包括冷却气体喷嘴12，冷却气体喷嘴12将冷却气体喷射到玻璃层压基材S上的待切割位置。
由激光发射器11发射的激光LB可以具有可透射通过玻璃的波长。在一些实施方式中，激光LB可具有约500nm至约2500nm的波长，约600nm至约2000nm的波长，约700nm至约1500nm的波长或约800nm至约1100nm的波长。例如，激光LB可以是Nd:YAG激光或二极管光纤激光。然而，实施方式不限于此。
切割器模块5可以包括侧喷嘴，侧喷嘴向玻璃层压基材S的加工部分喷射冷却气体，作为用于将冷却气体喷射到待切割位置的构造。设备1还包括冷却气体供应单元21。冷却气体供应单元21可以包括压力控制阀29，压力控制阀29控制要供应给切割器模块5的冷却气体的压力。
冷却气体的示例可以包括氮气、氧气、氦气、氩气、氖气及其混合物。
设备1包括控制单元31。控制单元31可控制切割器模块5相对于玻璃层压基材S的相对运动和位置，控制激光发射器11的激光输出，并且控制给切割器模块5的冷却气体的供应压力。控制单元31可以通过连接到控制单元31的输入单元35接收各种加工条件。
由于上述构造，将玻璃层压基材S放置并定位在支承件3上，然后，切割器模块5相对于玻璃层压基材S在X轴、Y轴和Z轴方向上相对移动，使得玻璃层压基材S被布置在确定的位置。由激光发射器11发射的激光LB被聚焦透镜15聚焦，以照射到玻璃层压基材S上。从冷却气体供应单元21供应到切割器模块5的冷却气体从冷却气体喷嘴12喷射到在玻璃层压基材S的加工部分，且因此对玻璃层压基材S进行激光切割并加工。
图2是图1中的区域II的放大剖视图。
参考图2，冷却气体喷嘴12可包括喷嘴头19。喷嘴头19可包括孔14，激光LB可通过孔14发射。喷嘴头19的端部的水平直径可以向着玻璃层压基材S减小。孔14的直径小于冷却气体喷嘴12的内直径，并且足够大以至于不干扰激光LB。
可以在冷却气体喷嘴12的侧面提供冷却气体供应通道16，冷却气体供应通道16通过压力控制阀29从冷却气体供应单元21供应冷却气体。冷却气体供应通道16可以与冷却气体喷嘴12的内部空间连通。通过冷却气体供应通道16供应的冷却气体可以在内部空间中沿箭头所示的方向流动，并且可以通过孔14排出。
在一些实施方式中，当切割玻璃层压基材S时，激光LB的焦点与冷却气体喷嘴12的孔14之间的相对位置可以保持恒定。当在切割玻璃层压基材S的同时改变激光LB的焦点和冷却气体喷嘴12的开口14之间的相对位置时，切割表面的特性也可能改变，因此可能难以获得具有规则强度的切割表面。然而，在切割玻璃层压基材S之前，可以改变激光LB的焦点和冷却气体喷嘴12的开口14之间的相对位置。
图3是根据一个实施方式，典型地示出了使用设备1切割玻璃层压基材S的原理的透视图。
参照图3，玻璃层压基材S可包括金属基材M和堆叠在金属基材M上的玻璃基材G。
金属基材M可以包括例如铁、钢、铝、铜、银等，但不限于此。玻璃基材G可以具有各种组成。例如，玻璃基材G可以包括强化玻璃片。玻璃基材G可以包括经热或化学强化的玻璃片。
在一些实施方式中，玻璃基材G可包括利用离子交换得到化学强化的玻璃片。在离子交换中，可将玻璃片浸没在具有熔融盐的浴中一定时间，以使玻璃片表面上或附近的离子与熔融盐中的较大金属离子交换，并因此得到化学强化。在一些实施方式中，具有熔融盐的浴的温度可以为约430℃，并且浸没时间可以为约八小时。
由于较大的金属离子包含在玻璃片中，并且在玻璃片的表面附近形成压应力，因此，玻璃基材G可以得到强化。此时，可以在玻璃基材G的中心部分中诱导与压缩应力相对应的拉伸应力，以与压缩应力平衡。尽管无意将本公开内容限制于特定理论，但是本文使用的术语“离子交换”可以指代用具有相同价态的其他正离子替换玻璃片表面上或附近的正离子的过程。
例如，玻璃基材G可以包括SiO2、B2O3和Na2O，并且(SiO2+B2O3)≥约66mol％(摩尔％)且Na2O≥约9mol％。在一些实施方式中，玻璃基材G可以包括至少约6重量％的氧化铝。在一些实施方式中，玻璃基材G可以进一步包括至少一种碱土金属氧化物。此时，玻璃基材G可以包括至少约5重量％的碱土金属氧化物。在一些实施方式中，玻璃基材G可以进一步包括K2O、MgO和CaO中的至少一种。在一些实施方式中，玻璃基材G可包含约61mol％至约75mol％的SiO2，约7mol％至约15mol％的Al2O3，0mol％至约12mol％的B2O3，约9mol％至约21mol％的Na2O，0mol％至约4mol％的K2O，0mol％至约7mol％的MgO和0mol％至约3mol％的CaO。
在一些实施方式中，玻璃基材G可包含约60mol％至约70mol％的SiO2，about6mol％至约14mol％的Al2O3，0mol％至约15mol％的B2O3，0mol％至约15mol％的Li2O，0mol％至约20mol％的Na2O，0mol％至约10mol％的K2O，0mol％至约8mol％的MgO，0mol％至约10mol％的CaO，0mol％至约5mol％的ZrO2，0mol％至约1mol％的SnO2，0mol％至约1mol％的CeO2，约50ppm或更少的As2O3，以及约50ppm或更少的Sb2O3。在一些实施方式中，约12mol％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤约12mol％。在一些实施方式中，0mol％≤(MgO+CaO)≤约10mol％。
在一些实施方式中，玻璃基材G可包含约63.5mol％至约66.5mol％的SiO2，约8mol％至约12mol％的Al2O3，0mol％至约3mol％的B2O3，0mol％至约5mol％的Li2O，约8mol％至约18mol％的Na2O，0mol％至约5mol％的K2O，约1mol％至约7mol％的MgO，0mol％至约2.5mol％的CaO，0mol％至约2.5mol％的ZrO2，约0.05mol％至约0.25mol％的SnO2，约0.05mol％至约0.5mol％的CeO2，约50ppm或更少的As2O3，和约50ppm或更少的Sb2O3。在一些实施方式中，约14mol％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤约18mol％。在一些实施方式中，约2mol％≤(MgO+CaO)≤约7mol％。
在一些实施方式中，玻璃基材G可包含约58mol％至约72mol％的SiO2，约9mol％至约17mol％的Al2O3，约2mol％至约12mol％的B2O3，约8mol％至约16mol％的Na2O，和0mol％至约4mol％的K2O。
在一些实施方式中，玻璃基材G可包含约61mol％至约75mol％的SiO2，约7mol％至约15mol％的Al2O3，0mol％至约12mol％的B2O3，约9mol％至约21mol％的Na2O，0mol％至约4mol％的K2O，0mol％至约7mol％的MgO，和0mol％至约3mol％的CaO。
在一些实施方式中，玻璃基材G可包含约60mol％至约70mol％的SiO2，约6mol％至约14mol％的Al2O3，0mol％至约15mol％的B2O3，0mol％至约15mol％的Li2O，0mol％至约20mol％的Na2O，0mol％至约10mol％的K2O，0mol％至约8mol％的MgO，0mol％至约10mol％的CaO，0mol％至约5mol％的ZrO2，0mol％至约1mol％的SnO2，0mol％至约1mol％的CeO2，约50ppm或更少的As2O3，和约50ppm或更少的Sb2O3；12mol％≤Li2O+Na2O+K2O≤20mol％；且0mol％≤MgO+CaO≤10mol％。
在一些实施方式中，玻璃基材G可包含约64mol％至约68mol％的SiO2，约12mol％至约16mol％的Na2O，约8mol％至约12mol％的Al2O3，0mol％至约3mol％的B2O3，约2mol％至约5mol％的K2O，约4mol％至约6mol％的MgO，和0mol％至约5mol％的CaO；约66mol％≤(SiO2B2O3+CaO)≤约69mol％；(Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO)>约10mol％；约5mol％≤(MgO+CaO+SrO)≤约8mol％；(Na2O+B2O3)-Al2O3≤约2mol％；约2mol％≤(Na2O-Al2O3)≤约6mol％；且约4mol％≤(Na2O+K2O)-Al2O3≤约10mol％。
在上述数值范围内，当某种组分的含量的下限为0时，可以包括或者不包括该组分。
金属基材M可以具有例如约0.1mm至约10mm的厚度。玻璃基材G可以具有例如约0.1mm至约5mm的厚度。
可以将激光LB照射到包括堆叠的金属基材M和玻璃基材G的玻璃层压基材S上。如上所述，激光LB可以具有波长，该波长令人满意地透射玻璃基材G，并且可以通过玻璃基材G照射到金属基材M上。在一些实施方式中，激光LB相对于玻璃基材G的透射率可以是等于或大于约85％、约90％、约93％、约95％、约96％、约97％、约98％或约99％。
当照射相对于玻璃基材G具有低透射率的激光(例如，CO2激光)时，激光的光能被玻璃基材G吸收，然后转换成热能，从而熔化玻璃，因此，切割表面可能是不规则的，并且机械强度可能很低。
如图3所示，激光LB从玻璃基材G上方通过玻璃基材G照射到金属基材M上。激光LB与玻璃基材G的顶表面和金属基材M的顶表面的每一者相交的区域被示为圆形。如图3所示，由于激光LB的焦点位于玻璃层压基材S的内部或下方，因此激光LB与玻璃基材G的顶表面相交的区域的面积可以大于激光LB与金属基材M的顶表面相交的区域的面积。
尽管在图3中示出激光LB在穿过金属基材M之后与金属基材M的底表面相交，为方便起见，这仅用于示出激光LB的预期路径，并且可能与实际现象不同。
激光LB在沿箭头方向行进的同时切割玻璃层压基材S。激光LB在穿过玻璃基材G之后可以被大部分吸收到金属基材M中，然后转换成热能。因此，金属基材M的温度由于激光LB而升高。金属基材M中的热能被传递到玻璃基材G，因此，玻璃基材G的温度也上升。
由于激光LB的入射，金属基材M和玻璃基材G的温度局部升高，因此形成热影响区(HAZ)。在图3中示出了HAZ与玻璃基材G的顶表面相交的区域，且HAZ在图3中由“HAZ”表示的圆的下方延伸。
热从金属基材M传递到激光LB的水平行进方向(即图3中的箭头方向)的前端的区域，因此，玻璃基材G开始加热。具体地，在图3中的前端处的区域AM是指金属基材M的区域，该区域新近被结合到激光LB所照射到的区域中，并且经由激光LB的照射而开始迅速升温。另外，区域AM中的热被传递到玻璃基材G，并且还导致区域BM的温度上升。
在激光LB的水平行进方向上位于区域AM后面的区域BM，相较于区域AM在照射了激光LB的区域中花费了更长的时间，因此具有比区域AM高的温度。因此，金属基材M的区域BM经历相当大的热膨胀，因此，玻璃基材G的区域BG变得具有相当大的拉伸应力，其中区域BG对应于区域BM。另外，当玻璃基材G在区域BG和/或区域AG处被冷却时，施加于玻璃基材G的拉伸应力进一步增大。此拉伸应力在与激光LB的水平行进方向相反的方向上增加(因为金属基材M的温度在相反方向上增加)，并且玻璃基材G最终在某个点(例如，点CR)处破裂。如上所述，可以沿激光LB的行进方向切割玻璃基材G。
同时，如图3所示，在点CR的后面的一部分玻璃基材G已经破裂并分割，并且距离点CR更靠后的一部分金属基材M可以被激光LB持续加热。作为持续加热金属基材M的结果，金属基材M局部熔化，并且通过高压喷射的冷却气体去除在金属基材M中具有流动性的熔化部分。在图3中，金属基材M的部分MS具有高温但是没有流动性。金属基材M的部分MF1经由熔化而具有一定程度的流动性，并且通过喷射冷却气体而被去除。
参考图2和图3所示，冷却气体可以被喷射并形成围绕激光LB的罩。冷却气体可以与激光LB重叠地朝向玻璃层压基材S喷射。
总体而言，玻璃基材G可通过上述裂纹分开，并且金属基材M可被局部熔化并通过喷射冷却气体去除而被分开。上文参考图3进行的描述并不旨在受到特定理论的限制，并且可以根据除上述之外的其他原理来进行切割。
图4是根据另一个实施方式，典型地示出了使用设备1来切割玻璃层压基材S的原理的透视图。在图4中示出的实施方式与图3的实施方式相比，不同之处在于，金属基材M的切割在激光LB的行进方向上进一步向后进行。在下文中，图4所示的实施方式将着重于此差异来描述。
参考图4，与图3所示的实施方式相比，金属基材M的熔化和产生流动性可能需要更长的时间。与图3所示的实施方式相比，在这种情况下，需要使激光LB照射更长的时间以允许金属基材M具有流动性，并且因此，在图4所示的实施方式中，具有流动性的部分可以在激光LB的行进方向上更靠后。
另外，金属基材M的部分MF2的前端可以不与玻璃基材G的裂纹的前端(即，点CR)不重合，其中部分MF2被熔化并去除。
图5是根据一个实施方式所述的加工玻璃层压基材S的方法的流程图。
参照图1和图5，在操作S110中，可以将玻璃层压基材S运送到加工位置。加工位置可以在用于加工玻璃层压基材S的设备1的支承件3上。在一些实施方式中，加工位置可以对应于从切割器模块5发射的激光LB所瞄准的瞄准位置。
上文已参照图3对玻璃层压基材S进行了详细说明，因此将省略其详细描述。
参照图3和图5，在操作S120中，可以通过将激光LB照射到切割位置来局部加热金属基材M。如上所述，激光LB可以穿过玻璃基材G。因此，激光器LB的能量可以被大部分吸收到金属基材M中，并因此可以加热金属基材M。
激光LB可以具有约3kW至约7kW或约4kW至约6kW的功率。当激光LB的功率太低时，可能无法切割玻璃层压基材S。相反，当激光器LB的功率太高时，切割表面的强度可能不令人满意。
激光LB的焦点可以设置在玻璃层压基材S内部或下方的位置。
之后，在操作S130中，可以在切割位置处局部冷却玻璃基材G。可以通过喷射冷却气体来进行冷却。上文已经参照图1描述了冷却气体，因此将省略其详细说明。可以在约4atm至约20atm、约6atm至约18atm或约8atm至约15atm的大气压下喷射冷却气体。当冷却气体的喷射压力太高或太低时，可能无法切割玻璃层压基材S。
由于切割位置处的玻璃基材G因冷却气体而收缩，并且金属基材M通过吸收持续照射的激光LB而被加热，因此在图3的区域BM和BG中，可向玻璃基材G施加拉伸应力。当切割位置处的金属基材M的温度升高时，施加给玻璃基材G的拉伸应力也升高。当拉伸应力超过玻璃基材G可承受的极限时，玻璃基材G在图3中的点CR处开裂并被分割。
此后，在操作S140中，金属基材M可以被局部熔化，并且金属基材M的熔化部分可以在切割位置处使用冷却气体被吹出并去除，从而可以分割金属基材M。
尽管激光LB的功率为约3kW至约7kW，但是激光LB的截面非常小，因此，在激光LB照射到的位置处，激光LB具有非常高的能量密度，从几MV/cm2到几十MV/cm2。因此，如以上参考图3所描述的，金属基材M可以在激光LB照射到的位置处局部熔化。
已经局部熔化的金属基材M具有流动性，因此可以被高压喷射的冷却气体的机械力惯性地去除。
此时，玻璃基材G透射激光LB，因此未被激光LB熔化。然而，由于金属基材M的温度变高，所以玻璃基材G可能会由于从金属基材M传递来的热量而局部且暂时熔化。
上述操作，即，通过照射激光LB对金属基材M进行局部加热的操作S120，在切割位置处对玻璃基材G进行局部冷却的操作S130，以及通过在切割位置处对金属基材M进行局部熔化且通过在切割位置处用冷却气体吹熔化部分来去除金属基材M的熔化部分以分割金属基材M的操作S140，按顺序进行从而最终切割玻璃层压基材S。但是，这一系列操作是在非常小的区域(即，激光LB聚焦在其上的切割位置)上连续进行的，并可以被认为是基本上同时进行的。
激光LB照射到的照射位置(即，切割位置)可以在玻璃层压基材S上沿激光LB的行进方向(即，图3中的箭头方向)连续地移动。当切割位置连续移动并且在切割位置中按顺序进行上述操作时，玻璃层压基材S可以被切割成期望的形状和尺寸。
切割位置的移动速度可以是约1m/min(米/分钟)至约10m/min，约1.5m/min至约9m/min，约2m/min至约8m/min，或约2.5m/min至约7m/min。当切割位置的移动速度太慢时，生产率可能不令人满意，从而导致经济上的不利。当切割位置的移动速度太快时，可能无法切割玻璃层压基材S，或者切割位置处的机械强度可能不足。
此后，在操作S150中，可以通过研磨玻璃层压基材S的切割表面来去除玻璃层压基材S的一部分。图6是从垂直上方观察的玻璃层压基材S的图像，基材在切割之后没有被研磨。参考图6，存在HAZ A，其具有从玻璃基材G的边缘起约650μm至约700μm的宽度。HAZ A是金属基材M的区域(在图6中视线方向上位于玻璃基材G的下方)，其中此区域在切割期间受到热膨胀或熔化的影响，然后冷却。
玻璃在其中断裂和分割的玻璃断裂区域B可沿着HAZ A的边缘延伸，并且宽度为约280μm至约320μm；并且被高温激光燃烧且结构上脆性的缺陷区域C可沿着HAZ A的边缘延伸，并且宽度为约80μm。但是，每个区域的宽度数值可以取决于特定的测试条件并随其变化。
参考图6，可以经由研磨去除玻璃断裂区域B内的一部分切割表面，并且特定而言，可以研磨切割表面以至少去除瑕疵区域C。
图7是用于比较在切割玻璃层压基材S后的研磨之前和之后的玻璃层压基材S的切割表面的边缘强度的图。
参考图7，可看到，与研磨前的边缘强度相比，研磨后的边缘强度显著提高。使用4点探针(4PB)进行强度测试。
尽管本公开内容不旨在受特定理论的限制，但是可以推断出，HAZ A导致金属基材膨胀和收缩，从而导致存在于金属基材上的一部分玻璃基材的结构致密化，从而提高了强度。具体地，这被解释为在紧随切割之后的研磨之前，当边缘具有弱结构的一部分(例如图6中的瑕疵区域C)没有通过研磨去除时，由该部分起始的裂纹扩展并抑制了适当展现HAZ A的增强强度，但当通过研磨去除此部分(即，图6中的瑕疵区域C)时，HAZ A的增强强度可以适当表现出。
图8是示出了玻璃层压基材S的边缘强度相对于研磨玻璃层压基材S的切割表面的研磨量的变化的曲线图。
参考图8，4PB强度增加高至300μm的研磨量，这被解释为如上所述通过去除弱的部分而增加了机械强度。当将切割表面研磨至500μm的深度时，4PB强度降低，这可以解释为因为具有高强度的HAZ被大量去除，机械强度有所降低。
尽管有各种切割基材的方法，但是当将这些方法应用于玻璃层压基材时，边缘强度小于100MPa，这不足以用于工业应用。例如，使用CO2激光时的边缘强度约为47MPa，使用切割锯时的边缘强度约为54MPa，使用喷砂时的边缘强度约为78MPa，使用水射流时的边缘强度约为47MPa，使用电脑数字控制(CNC)机时的边缘强度约为78MPa，以及使用金刚石轮时的边缘强度约为53MPa。然而，当使用根据一个实施方式所述的方法切割玻璃层压基材时，可以获得远高于150MPa的高边缘强度。
当使用根据实施方式所述的加工和切割玻璃层压基材的方法和用于加工玻璃层压基材的设备时，可以生产切割后具有高边缘强度的玻璃层压基材。
应理解，本文所述的实施方式应仅仅视作描述性的，而非限制性目的。通常应当认为每个实施方式中的特征或方面的描述可用于其他实施方式中的其他类似特征或方面。虽然已经参照附图描述了一个或多个实施方式，但本领域技术人员应理解可在不背离以下权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下对形式和细节作出各种改变。

Claims (20)

1.一种加工玻璃层压基材的方法，所述方法包括：
将玻璃层压基材运送到加工位置，所述玻璃层压基材包括在金属基材上的玻璃基材；
使激光照射通过该玻璃基材并到达该金属基材上；和
冷却激光照射通过的一部分玻璃基材，从而在激光照射通过的一部分处切割该玻璃基材。
2.如权利要求1所述的方法，其中该激光的波长为约0.8μm至约1.1μm。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中该激光是光纤激光或Nd:YGA激光。
4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中该激光的功率为约3kW至约7kW。
5.如权利要求2至4中任一项所述的方法，该方法进一步包括：将激光照射在其上的位置从该玻璃层压基材上的一个位置移动到另一位置。
6.如权利要求5所述的方法，其中，在激光照射在其上的位置的移动中，该激光照射在其上的位置的移动速度为约1m/分钟至约20m/分钟。
7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述冷却包括：将冷却气体喷射到玻璃基材上。
8.如权利要求7所述的方法，其中，冷却气体构成围绕激光的冷却气体罩。
9.如权利要求7或8所述的方法，其中，冷却气体的喷射压力为约2atm至约15atm。
10.如权利要求9所述的方法，其中
该激光的照射包括熔化该金属基材，以及
该冷却包括：用冷却气体吹熔化的金属以去除熔化的金属。
11.如权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，激光相对于玻璃基材的透射率等于或大于约85％。
12.如权利要求11所述的方法，其中，玻璃基材不被激光熔化。
13.如权利要求11所述的方法，其中，通过在冷却期间施加到玻璃基材的拉伸应力来切割玻璃基材。
14.一种用于切割玻璃层压基材的方法，所述方法包括：
将玻璃层压基材运送到加工位置，所述玻璃层压基材包括在金属基材上的玻璃基材；
在切割位置处局部加热该金属基材；
在该切割位置处冷却该玻璃基材；和
在该切割位置处去除该金属基材的熔化部分。
15.如权利要求14所述的方法，其中，在冷却该玻璃基材的同时，持续加热该金属基材。
16.如权利要求15所述的方法，其中，玻璃基材的冷却包括：将冷却气体喷射到该切割位置，以冷却玻璃基材。
17.如权利要求16所述的方法，其中，去除金属基材包括：通过使用由冷却气体的喷射所施加的机械力，在切割位置处去除金属基材的熔化部分。
18.如权利要求14至17中任一项所述的方法，其中，在切割位置处加热金属基材和在切割位置处冷却玻璃基材基本上同时进行。
19.一种用于加工玻璃层压基材的设备，该设备包括：
支承件，该支承件被配置为支承玻璃层压基材，所述玻璃层压基材包括在金属基材上的玻璃基材；
切割器模块，该切割器模块设置在支承件上，并被配置为将激光照射到玻璃层压基材上，并将冷却气体喷射到玻璃层压基材上，以切割玻璃层压基材；和
定位器，该定位器被配置为调节支承件和切割器模块的相对位置，
其中，切割器模块包括：
激光发射器，该激光发射器被配置为使激光照射通过玻璃基材而到达金属基材上的待切割位置；和
冷却气体喷嘴，该冷却气体喷嘴被构造为将冷却气体喷射到待切割位置附近。
20.如权利要求19所述的设备，其中，在切割玻璃层压基材的同时，该激光发射器和冷却气体喷嘴被构造成维持相对于彼此的相对位置。
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