激光切割玻璃异军突起
近年来,激光加工技术迅速发展,超快激光器的技术突破让精密激光技术得到发展,并渗透到玻璃加工领域。从原理上讲,玻璃对红外激光的吸收远比金属好,而且玻璃是热的不良导体,玻璃切割所需要的激光功率比金属要低得多。激光切割玻璃已经从很早使用的纳秒紫外激光发展到皮秒激光,而且随着激光设备价格的大幅度下滑,其使用成本已经下降了许多。
但就成本而言,精密激光玻璃切割机目前少则近百万元,多的三百多万元,对于一般玻璃加工店仍然是消费不起,因此至今为止也仅在一些应用产品有应用规模,并且这些大厂能消费得起。如手机上的摄像头玻片、手机触摸屏幕、水滴屏、刘海屏的凹槽切割,目前苹果、华为、小米等各大手机商的这些玻璃部件基本上都是采用激光切割了。另外,近两年逐渐成熟的在大幅面的OLED、microLED等显示屏产品,其玻璃屏也开始采用激光切割,显示面板屏幕如果能大量采用激光切割,其市场规模是分可观。
此前激光切割玻璃的技术能力长期维持在3mm的厚度,但是过去两年迅速得到突破,前年有国内厂家已经实现了6mm厚度的快速切割,在今年据说已经突破了10mm厚度的激光快速切割。激光切割出来的玻璃具有环境干净、切口光滑、效率很高、精度高、完全自动化等优势,是比水切割的方式。未来极有可能推广到汽车玻璃、导航仪玻璃、建筑玻璃等领域广泛应用。
值得注意的是,激光不仅能轻松切割玻璃,它还可以焊接玻璃,众所周知,玻璃的拼接是一个难度很高的事情。近两年德国、中国相关的科研单位和企业成功研发出激光焊接玻璃的技术,国内以西安光机所、华工激光为代表。这让激光在玻璃行业应用打开了更多空间。
激光的安全级别
激光的附加辐射之危险性和相关其他的危险性,大多可藉适当的装置及措施加以防范。根据激光光的危险程度加以分级(1至4级),可以分别采取恰当的安全措施,简化决定适当安全措施的程序,以免过与不及。
一级 (Class 1) 激光:
这一级别的激光,基于现在的医学知识,被认为是安全的。这级别在任何条件下,眼睛都不会受到光学辐射。或者虽然是更有伤害性的激光,但被放置在相应的密封产品里,没有任何有害的辐射能逃出封闭装置。
二级(Class 2)激光:
第二级激光系统指小功率、可见激光,第二级激光的光束久看有害,也就是低危险激光。只有在故意反抗自然厌光反应,持续凝视时,第二级激光才会造成眼部伤害。二级激光需要张贴“警告”标志。
三级(Class 3)激光:
即使只在完成厌光反应之前的短暂期间内,有第三级激光光进入眼睛,就会有伤害。第三级又分为三(a)、三(b)两个副级。
四级(Class 4)激光:
激光加工的防护措施
1、为避免发生各种伤害,首先对激光加工设备采取必要的防护措施。这些措施主要包括以下方面。
(1)激光加工设备要可靠接地,电器系统外罩的所有维修门应安装有连锁装置,电器外罩应设置相应措施一边在进入维修门之前使内部的电容器组放电。
(2)激光加工设备应有各种安全措施,在激光加工设备上映舍友明显的危险警告标志和信号,如“激光危险”“高压危险”等字样。
(3)激光加工的光路系统应尽可能全部封闭,如使激光在金属管中传递,以防止对人体的直接照射造成伤害。
(4)如果激光加工的光路系统不可能全封闭,则光路应设在较高的位置,使光束在传递过程中避开人的头部,让激光从人的高度以上通过。
(5)激光加工设备的工作台应采用玻璃等防护装置屏蔽,以防止激光的反射。
(6)进行激光加工的场地也应设有明显的安全标志,并设置栅栏、隔墙、屏风等,防止与工作无关人员误入危险区。
2、对人身的保护
(1)对于激光切割机的防护设备典型的就是激光防护镜,因为防止激光对人眼损伤的防护镜,按其防护原理可分为反射式、吸收式、衍射式和复合式等几种,当然,他们都会根据激光切割机的激光辐射波长进行过滤防护,达到对人体的激光切割机激光的保护,这也是市场上较为安全方便的激光切割机的防护设备。
(2)人体如果有了足够的健康程度,对于激光切割机的稍微辐射是可以抵御的。所以激光切割机操作人员要注意酌情多吃一些胡萝卜、豆芽、西红柿、瘦肉、动物肝等富含维生素A、C和蛋白质的食物,经常喝些绿茶等等。因为这些食物都能帮助人类较好的保护眼睛,让人体能够在激光切割机辐射的条件下,较好的保护人体。
激光的安全与防护
1 采取相应措施:
(1)甲类激光器发射的激光不引起任何生物学危险,可免于采取控制措施;
(2)乙类激光器属低功率范围,波长0.4~0.7µm,功率小于1mW,长时间注视可能会引起视网的膜损伤,故要采取防护措施和使用警示牌;
(3)丙类激光器属中功率范围,人受短时间照射就可能引起生物学损伤,故控制措施不可少。这类激光器的激光漫反射光束无危害;
(4)丁类激光器属高功率范围,能产生危险的激光束反射激光束,人体短期直接或弥散性的暴露都会引起生物学损伤,必须采取严格控制措施。
2 认真执行安全工作制度:
(1)激光器运转场所,如实验室应具有高度的照明度,使工作人员瞳孔缩小,减少进入眼内激光量。室内采用白色或浅色粗糙墙壁,减少镜面反射面。在激光室内或门口,激光束易到达的地方设“激光危险”标志。
(2)激光工作人员注意操作规程:
A、激光工作人员需经过激光安全教育和训练;
B、配戴防护眼镜,并注意选用各种规格;
C、激光器使用后即终止光路,开启激光器时严格遵守水电操作规程;
D、接触激光的工作人员不能直接注视功率或能量密度超过容许阈值的主光束,并定期作体检;
(3)有关单位必须落实激光安全防护措施,设置安全监视系统;
(4)激光器生产单位对乙类激光器须在面板醒目位置注有“禁止直视激光束”字样的警示牌和必须的防护罩。对丙、丁类激光器必须用封闭罩包住整个激光器,安装安全联锁和锁钥开关,激光器触发前应有警告信号等。对各类激光器还应提供波长范围、很大输出能量和功率、脉冲宽度、重复脉冲频率、光束发散角等物理参数。