一种多焦点激光分离夹层玻璃装置的利记博彩app

本实用新型属于激光加工技术领域，具体涉及一种多焦点激光分离夹层玻璃的装置，本实用新型尤其适用于建筑.及汽车用夹层玻璃的切割分离。

背景技术：

夹层玻璃是由两片或多片玻璃，之间夹一层或多层空气或真空隔离层或有机聚合物中间膜，经过特殊的高温预压(或抽真空)及高温高压工艺处理后，使玻璃和中间膜永久粘合为一体的复合玻璃产品。由于夹层玻璃同时具有外层玻璃和内层胶合层的特性，因此夹层玻璃具有许多优良的材料特性。例如，在胶合层中加入防弹纤维结构，会制成具有抵御枪弹乃至炮弹的防弹玻璃；在胶合层中加入金属丝或压力传感器以及报警装置，可制成具有防盗功能的夹层玻璃；在胶合层中添加具有阻燃性能的化工材料，可制成具有防火功能的夹层玻璃；在夹层玻璃中嵌入金属丝，并将金属丝在电极上形成回路制热，可制成具有除霜功能的电加热夹层玻璃；在夹层中加入装饰性材料，可以制成具有特定图案的装饰夹层玻璃；在胶合层中加入隔音材料，可以制成具有隔音效果的隔音夹层玻璃；在胶合层中加入防紫外线材料，可制成具有阻挡有害光纤的防晒夹层玻璃；在胶合层中加入隔热材料，可以制成具有阻热功能的隔热夹层玻璃等等。由于夹层玻璃具有优良的材料特性，其广泛应用于汽车、机车、飞机、船舶的风挡以及高层建筑的门窗等等。在西方国家，绝大部分建筑玻璃均采用夹层玻璃，极大地提高了建筑的安全性能，且夹层玻璃具有更好的隔热性能，减少了建筑温度调节能源的利用(如空调用电、寒冷地区烧煤等)，降低能源消耗，保护环境。除此之外，在汽车领域，夹层玻璃更是提高其安全性能的必备 材料，西方国家明文规定汽车前挡风玻璃必须采用夹层玻璃。而在中国，夹层玻璃使用率仍在较低的水平，但随着安全意识和节能环保意识的提高，及环境问题(如大范围雾霾天气等)的日益加重，夹层玻璃所具有的如安全系数高、可节约能源、降低环境污染等优点将会被越来越多的人认识和利用，因此夹层玻璃具有广阔的发展空间。虽然夹层玻璃应用如此广泛，但是在夹层玻璃的切割分离方面，采用的是传统机械式分割方法，这种分割方法具有如下问题：

1、由于夹层玻璃由两片及两片以上的玻璃层及有机聚合物层组成，当制备一片夹层玻璃时，传统机械方法需要多次切割，分别切割夹层玻璃的每层玻璃和每层有机聚合物，生产效率极低，生产工艺繁琐。

2、夹层玻璃的每层材料切割完毕后，需将多层材料对准后胶合，经后续处理后形成完整的夹层玻璃。在此过程中容易产生尺寸误差，降低了夹层玻璃尺寸精度，且此过程多为人手工完成，生产成本高，且生产速度较低。

3、传统机械方法切割，容易产生玻璃基板切割分离面的崩边、微裂纹等切割缺陷，分离质量较差，需要进行二次打磨或抛光，增加了工艺流程和成本。

4、在异形玻璃切割方面，特别是汽车用异形夹层玻璃，传统机械切割方法极难实现自动切割，需要后续人工掰片，增加了工艺流程，降低了生产效率。

技术实现要素：

针对以上夹层玻璃在传统机械切割加工过程中存在的问题，本实用新型提出了一种多焦点激光分离夹层玻璃装置，目的在于一次简化工艺流程，提高加工精度和加工效率。

本实用新型提供的一种多焦点激光分离夹层玻璃装置，其特征在于，该装置包括激光器、反射镜、扩束准直镜、多聚焦镜片组和二维工作平台；

二维工作平台用于放置待分离的夹层玻璃，且底部设有镂空槽，以避免反射激光对所切割分离夹层玻璃表面质量产生不利的影响；

激光器、反射镜、扩束准直镜和多聚焦镜片组依次位于同一光路上，并位于所述二维工作平台上方；

该装置工作时，由激光器输出的激光依次经过反射镜和扩束准直镜5后送入多聚焦镜片组，并产生多个激光聚焦点，使所述夹层玻璃各层至少有一个激光聚焦点，玻璃层和胶合材料层在激光聚焦点作用于分离，沿分离方向移动的多个激光聚焦点将同时切割分离夹层玻璃的玻璃层和胶合材料层，使整个夹层玻璃同时被切割分离。

本实用新型基本原理是采用对夹层玻璃具有透射性的激光束(激光波长范围1.2μm～266nm)和多聚焦镜片组，使激光束产生多个焦点，并射入夹层玻璃，在夹层玻璃每层玻璃和胶合层中至少有一个激光聚焦点。由于激光聚焦点能量密度较高，在每层玻璃内部会产生高温区域，使玻璃层发生膨胀。当激光聚焦点的移动离开后，原激光聚焦点作用区域的温度会迅速降低，在玻璃材料内产生超过玻璃材料断裂阈值的拉应力，致使每层玻璃都产生贯穿微裂纹，并随着激光聚焦点的移动方向扩展，直至终端，达到整个玻璃层自动分离目的。对于夹层玻璃的胶合材料层，其材料多为PVB等高分子材料，熔点和气化点均较低，激光聚焦点作用于胶合层时，会直接气化胶合层，从而使胶合层随着激光聚焦点的移动方向被气化切割分离。因此，沿分离方向移动的多个焦点激光会同时切割分离夹层玻璃的玻璃层和胶合层，使整个夹层玻璃同时被切割分离。

由于本实用新型为一次性在产生夹层玻璃的每层玻璃和胶合层中同时形成至少一个以上的激光聚焦点，并与夹层玻璃的每层材料同时相互作用， 实现夹层玻璃的切割分离，因而本实用新型具有以下优点：

1、无需对夹层玻璃的每层单独切割分离所需尺寸，再胶合形成夹层玻璃；而只需将大尺寸夹层玻璃直接切割分离至所需尺寸，简化了工艺流程，提高了生产效率，并利于实现机械化；

2、实现了夹层玻璃的整体切割分离，避免了每层胶合时不能完全对齐带来的尺寸误差，提高了夹层玻璃的尺寸精度；

3、避免了传统机械切割分离方法带来的分离面崩边、微裂纹等缺陷切割缺陷，提高了夹层玻璃的切割分离质量。对于加工质量要求不高的夹层玻璃，如建筑门窗用玻璃等，此方法切割分离的夹层玻璃可直接使用，无需进行二次打磨或抛光，降低成本，提高了生产效率。

4、在异形夹层玻璃切割方面，如汽车车窗等异形夹层玻璃，此方法可实现夹层玻璃的一次性切割分离，无需人工掰片等后续处理，提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为本实用新型提供的第一种多焦点激光分离夹层玻璃装置具体实施方法示意图。

图2为本实用新型提供的第二种多焦点激光分离夹层玻璃装置具体实施方法示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施实例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型基本原理是采用对夹层玻璃具有透射性的激光束(激光波 长范围1.2μm～266nm)和多聚焦镜片组，使激光束产生多个焦点，并射入夹层玻璃，在夹层玻璃每层玻璃和胶合层中至少有一个激光聚焦点。由于激光聚焦点能量密度较高，在每层玻璃内部会产生高温区域，使玻璃层发生膨胀。当激光聚焦点的移动离开后，原激光聚焦点作用区域的温度会迅速降低，在玻璃材料内产生超过玻璃材料断裂阈值的拉应力，致使每层玻璃都产生贯穿微裂纹，并随着激光聚焦点的移动方向扩展，直至终端，达到整个玻璃层自动分离目的。对于夹层玻璃的胶合材料层，其材料多为PVB等高分子材料，熔点和气化点均较低，激光聚焦点作用于胶合层时，会直接气化胶合层，从而使胶合层随着激光聚焦点的移动方向被气化切割分离。因此，沿分离方向移动的多个焦点激光会同时切割分离夹层玻璃的玻璃层和胶合层，使整个夹层玻璃同时被切割分离。

本实用新型实例提供的第一种多焦点激光分离夹层玻璃装置如图1所示，包括激光器1、反射镜3、扩束准直镜5、多聚焦镜片组6和二维工作平台35。

本实例中使用的待切割分离夹层玻璃23是由两块玻璃材料24、26通过中间一层胶合材料25粘接而成，并固定于二维工作平台35上，使多焦点激光束对准二维工作平台35上的镂空槽36，避免反射激光对切割分离夹层玻璃23表面质量产生不利的影响。

扩束准直镜5固定于多聚焦镜片组6正上方，且同多聚焦镜片组6同光轴。多聚焦镜片组6由聚焦镜8、两片中心带小孔的聚焦镜片11、15、相应的镜片夹持装置27、29、31和滑块装置28、30、32以及滑轨33组成。

聚焦镜片11上的小孔直径10大于聚焦镜片15上的小孔直径14。各个聚焦镜片的焦距、厚度，以及聚焦镜片上小孔的直径和各个聚焦镜镜片之间位置均由实际所切割分离夹层玻璃中每层玻璃和胶合材料的厚度、折射率、吸收率等决定。

聚焦镜8及聚焦镜片11、15通过各自的夹持装置27、29、31分别固定于滑块装置28、30、32上。滑块装置28、30、32安装在滑轨33上，使聚焦镜8、11、15同光轴沿Z轴方向上下移动，调节各个聚焦镜镜片之间位置。由于聚焦镜片上有小孔的存在，激光束将被划分为不同的部分，使每部分的激光束经过聚焦镜片数量不同，而引起折射角度不同，产生的聚焦点位置也不同，从而在光轴19上形成多个激光聚焦点。

该装置工作时，将激光器1输出的激光2，经过反射镜3后，将反射激光4通过扩束准直镜5，放大准直为激光束7，输入到多聚焦镜片组6中的聚焦镜8上(见图1)。激光束7通过聚焦镜8后形成一次聚焦激光束9。一次聚焦激光束9通过带小孔10的聚焦镜片11后，被划分为通过小孔10激光束12和通过聚焦镜片11激光束13两部分。其中，激光束12由于激光从小孔10种穿过，仅经过聚焦镜8，为一次聚焦激光束；而激光束13由于激光经过聚焦镜8和聚焦镜片11聚焦，形成二次聚焦激光束。此后，聚焦激光束12和13投射至带小孔14的聚焦镜片15上。其中，激光束12中间部分直接穿过聚焦镜片15的中间小孔14，形成了仅被聚焦镜8一次聚焦的激光束16；激光束12其它部分被聚焦镜片15聚焦，形成了被聚焦镜8和15二次聚焦的激光束17；激光束13被聚焦镜片15再次聚焦，形成了被聚焦镜8和聚焦镜片11和15三次聚焦的激光束18。由于聚焦激光束16、17和18经过聚焦镜片数量不同，会引起各聚焦激光束的折射角度不同，因而产生的聚焦点位置也不同，从而在光轴19上形成多个激光聚焦点。其中，激光束16经过一次聚焦后在光轴19上产生激光聚焦点20，并位于夹层玻璃23的下层玻璃26内；激光束17经过二次聚焦后在光轴19上产生激光聚焦点21，并位于夹层玻璃23中间胶合材料25内；激光束18经过三次聚焦后在光轴19上产生激光聚焦点22，并位于夹层玻璃23的上层玻璃24内。即在激光光轴19上产生3个激光聚焦点，且分别作用于夹层玻璃的每层内。

通过移动安装在滑轨33上的滑块装置28、30、32之间位置来调节同光轴聚焦镜8、11、15之间的相对位置，从而改变三个激光聚焦点20、21和22在层玻璃的每层内聚焦位置和能量分布。启动二维工作平台35，使夹层玻璃23与多焦点激光20、21和22产生相对运动，在玻璃层内部由激光聚焦点产生的高温区域，随着激光聚焦点的离开，会迅速降低，产生超过玻璃材料的断裂阈值的拉应力，使玻璃层产生贯穿微裂纹，并沿激光聚焦点移动方向扩展，直至分离；对于夹层玻璃的胶合层，其材料多为PVB等高分子材料，熔点和气化点均较低，激光聚焦点作用于胶合层时，会直接气化胶合材料，从而使胶合层气化切割分离。由于此方法为一次性在夹层玻璃各层内同时产生至少有一个焦点，并使每个焦点分别与夹层玻璃的每层同时相互作用，故在夹层玻璃23会产生整体贯穿裂纹34，并沿激光扫描方向扩展，从而实现夹层玻璃的整体切割分离。

本实用新型提供的第二种多焦点激光分离夹层玻璃装置如图2所示，包括激光器1、反射镜3、扩束准直镜5、多聚焦镜片组37和二维工作平台35。待切割分离夹层玻璃23是由两块玻璃材料24、26通过中间一层胶合材料25粘接而成，并固定于二维工作平台35上。二维工作平台35底部置有镂空槽36，可避免反射激光对加工的不利影响。多聚焦镜片组37是由聚焦镜39、41、43、相应的镜片夹持装置49、50、51，滑块装置28、30、32，和滑轨33组成。

聚焦镜43直径小于聚焦镜41直径，而聚焦镜41直径又小于聚焦镜39的直径。各个聚焦镜片焦距、厚度，以及聚焦镜片直径和各个聚焦镜镜片之间位置均由实际所切割分离夹层玻璃中每层玻璃和胶合材料的厚度、折射率、吸收率等决定。扩束准直镜5固定于多聚焦镜片组37正上方，且同多聚焦镜片组37同光轴。聚焦镜片39、41、43通过相应的夹持装置49、50、51分别置于可分别沿Z轴上下移动的滑块装置28、30、32上，滑块装 置28、30、32固定在可沿Z轴上下移动的滑轨33上，使聚焦镜片39、41、43同光轴安装在滑轨33上，并可沿Z轴方向调节各个聚焦镜镜片之间位置。由于聚焦镜片直径的不同，激光束将被划分为不同的部分，使每部分的激光束经过聚焦镜片数量不同，而引起折射角度不同，产生的聚焦点位置也不同，从而形成多个激光聚焦点。

工作时，将激光器1输出的激光2，经过反射镜3后，将反射激光4通过扩束准直镜5，放大准直为激光束38，输入到多聚焦镜片组37中第一聚焦镜39上(见图2)。激光束38通过聚焦镜39后形成一次聚焦激光束40。一次聚焦激光束40通过直径较小聚焦镜41后，中心部分经过直径较小聚焦镜41，产生二次聚焦激光束42，其余部分按照原光路继续传播，仍为一次聚焦激光40。二次聚焦激光束42入射至直径比聚焦镜41更小聚焦镜43，中心部分被聚焦镜43再次聚焦，形成三次聚焦激光束44；二次聚焦激光束42其余部分继续按原光路传播，仍为二次聚焦激光束。由于聚焦激光束40、42和44经过聚焦镜片数量不同，而引起折射角度不同，产生的聚焦点位置也不同，从而在光轴45上形成多个激光聚焦点。其中，激光束40经过聚焦镜片39的一次聚焦后在光轴45上产生激光聚焦点46，位于夹层玻璃23的下层玻璃26内；激光束42经过聚焦镜39、41的二次聚焦后在光轴45上产生激光聚焦点47，位于夹层玻璃23中间胶合材料25内；激光束44经过聚焦镜39、41、43三次聚焦后在光轴45上产生激光聚焦点48，位于夹层玻璃23的上层玻璃24内。即在激光光轴45上产生3个激光聚焦点，且分别位于夹层玻璃的每层内。

通过移动安装在滑轨33上的滑块28、30、32之间位置来调节同光轴聚焦镜39、41、43之间的相对位置，从而改变三个激光聚焦点46、47、48在层玻璃的每层内的位置和能量分布。启动二维工作平台35，使夹层玻璃23与多焦点激光46、47和48产生相对运动，在每层玻璃内的激光聚焦点 所产生的高温区域，随着激光聚焦点的离开，会迅速降低，产生超过玻璃材料的断裂阈值的拉应力，使每层玻璃产生贯穿微裂纹，并沿激光聚焦点移动方向扩展，直至分离；对于夹层玻璃的胶合层，其材料多为PVB等高分子材料，熔点和气化点均较低，激光聚焦点作用于胶合层时，会产气化胶合材料，从而使胶合层气化切割分离。由于此方法为一次性在夹层玻璃各层内同时产生至少有一个焦点，并使每个焦点分别与夹层玻璃的每层同时相互作用，故在夹层玻璃23会产生整体贯穿裂纹52，并沿激光扫描方向扩展，从而实现夹层玻璃的整体切割分离。

聚焦镜8、39、41、43均为常规的聚焦镜片。多聚焦镜片组也可以采用其它方式实现，只要能使激光束产生多个焦点即可。实现聚焦镜或聚焦镜片上下移动的装置也不限于上述实例中所列举的结构。

两种切割方式不同点在于产生多个激光聚焦点的多聚焦镜片组组成结构及相应的镜片夹持装置不同，其激光加工系统、分离机理、加工工艺参数等完全相同。

对于更多层的夹层玻璃(4层、5层等)，可增加多聚焦镜片组中带小孔或直径不同聚焦镜片的数量，从而增加产生的焦点数量，使激光聚焦点数量等于或大于夹层玻璃层数，按照同样的原理，实现更多层夹层玻璃的切割。

当玻璃层或/和胶合材料层一个激光聚焦点难以分离时，可以采用二个或二个以上的激光聚焦点同时作用于上面。

实例

实例1：

采用输出波长为1070nm的掺镱光纤激光器，输出峰值激光功率为1000W。将激光束穿过镜片组，产生多个焦点，分离夹层玻璃试样尺寸为1000×1000mm，厚度为10mm+10mm建筑用3层复合隔热型夹层玻璃。实验方 法：采用多焦点激光分离夹层玻璃具体实施方式之一，调节激光聚焦镜位置和参数，产生3个焦点，且焦点间距为5mm，将产生的第一焦点位于夹层玻璃上层外层玻璃中心，第二焦点位于胶合层中心，第三焦点位于夹层玻璃下层外层玻璃中心，且第一、第二、第三焦点的能量分配比为30％、40％、30％，调节激光器功率为800W，激光扫描速度1m/min，沿直线扫描。实验结果：夹层玻璃整体3层同时沿激光扫描速度方向分离，无需后续掰片，且分离断面平滑，无微裂纹产生，可直接得到应用中所需要的夹层玻璃。实例2：

采用输出波长为1064nm的Nd：YAG激光器，输出峰值功率为500W。将激光束穿过镜片组，产生多个焦点，分离夹层玻璃试样尺寸为1000×1000mm，厚度为5mm+5mm的建筑用3层复合防晒型夹层玻璃。实验方法：采用多焦点激光分离夹层玻璃具体实施方式之二，调节激光聚焦镜位置和参数，产生3个焦点，且焦点间距为2.5mm，将产生的第一焦点位置位于夹层玻璃上层外层玻璃中心，第二焦点位于夹胶层中心，第三焦点位于夹层玻璃下层外层玻璃中心，且第一、第二、第三焦点的能量分配为35％、30％、35％，调节激光器功率为500W，激光扫描速度为2m/min，沿直线扫描。实验结果：夹层玻璃整体3层同时沿激光扫描速度方向分离，无需后续人工掰片，且分离断面平滑，无微裂纹产生，可直接得到应用中所需要的夹层玻璃。

实例3：

采用输出波长为532nm的全固态绿光激光器，输出峰值功率为500W。将激光束穿过镜片组，产生多个焦点，分离夹层玻璃试样尺寸为500×500mm，厚度为3mm+3mm的汽车用3层复合防爆型夹层玻璃。实验方法：采用多焦点激光分离夹层玻璃具体实施方式之一，调节激光聚焦镜位置和参数，产生3个焦点，且焦点间距为1.5mm，将产生的第一焦点位置位于夹层玻璃上层外层玻璃中心，第二焦点位于夹胶层中心，第三焦点位于夹层玻璃下层 外层玻璃中心，且第一、第二、第三焦点的能量分配为30％、40％、30％，调节激光器功率为500W，激光扫描速度为1.5m/min，沿半径为500mm圆形轨迹扫描。实验结果：夹层玻璃整体3层同时沿激光扫描速度方向分离，获得切割断面，切分离面无偏离激光切割轨迹现象，无需后续人工掰片，且分离断面平滑，无微裂纹产生，可直接得到应用中所需的夹层玻璃。

实例4：

采用输出波长为355nm的全固态紫外激光器输出峰值功率为500W，将激光束穿过镜片组，产生多个焦点，分离夹层玻璃试样尺寸为50×50mm，厚度为3mm+3mm的汽车用3层复合隔音型夹层玻璃。实验方法：采用多焦点激光分离夹层玻璃具体实施方式之二，调节激光聚焦镜位置和参数，产生3个焦点，且焦点间距为1.5mm，将产生的第一焦点位置位于夹层玻璃上层外层玻璃中心，第二焦点位于夹胶层中心，第三焦点位于夹层玻璃下层外层玻璃中心，且第一、第二、第三焦点的能量分配为30％、40％、30％，调节激光器功率为300W，激光扫描速度为2.5m/min，沿半径为50mm圆形轨迹扫描。实验结果：夹层玻璃整体3层同时沿激光扫描速度方向分离，无偏离圆形激光切割轨迹现象，无需后续人工掰片，且分离断面平滑，无微裂纹产生，可直接得到应用中所需的夹层玻璃。

实例5：

采用输出波长为1070nm掺镱光纤激光器，输出峰值功率为1000W。将激光束穿过镜片组，产生多个焦点，分离夹层玻璃尺寸为100×100mm，厚度为5mm+5mm+5mm的建筑用5层复合防弹型夹层玻璃。实验方法：采用多焦点激光分离夹层玻璃具体实施方式之一，调节激光聚焦镜位置和参数，产生5个焦点，且焦点间距为2.5mm，将产生的第一焦点位置位于夹层玻璃上次外层夹层玻璃中心，第二焦点位于上层夹胶层中心，第三焦点位于夹层玻璃中间层外层玻璃中心，第四焦点位于夹层玻璃下层夹胶层中心，第五 焦点位于夹层玻璃下层外层玻璃中心，且第一、第二、第三、第四、第五焦点的能量分配为20％、20％、20％、20％、20％，调节激光器功率为1000W，激光扫描速度为0.8m/min，沿直线扫描。实验结果：夹层玻璃整体5层同时沿激光扫描速度方向分离，无需后续人工掰片，且分离断面平滑，无微裂纹产生，可直接得到应用中所需的夹层玻璃。

实例6：

采用输出波长为1070nm掺镱光纤激光器，输出波长为1070nm，输出峰值功率为1000W，将激光束穿过镜片组，产生多个焦点，分离夹层玻璃尺寸为100×100mm，厚度为3mm+3mm+3mm的汽车用5层复合防爆隔热夹层玻璃。实验方法：采用多焦点激光分离夹层玻璃具体实施方式之一，调节激光聚焦镜位置和参数，产生5个焦点，且焦点间距为2.5mm，将产生的第一焦点位置位于夹层玻璃上次外层夹层玻璃中心，第二焦点位于上层夹胶层中心，第三焦点位于夹层玻璃中间层外层玻璃中心，第四焦点位于夹层玻璃下层夹胶层中心，第五焦点位于夹层玻璃下层外层玻璃中心，且第一、第二、第三、第四、第五焦点的能量分配为20％、20％、20％、20％、20％，调节激光器功率为1000W，激光扫描速度为1m/min，沿直线扫描。实验结果：夹层玻璃整体5层同时沿激光扫描速度方向分离，无需后续人工掰片，且分离断面平滑，无微裂纹产生，可直接得到应用中所需的夹层玻璃。

本方法也同样可以适用于多焦点激光分离其它类型的夹层玻璃，如中间夹金属层的除霜夹层玻璃、中间夹金属丝或压力传感器的防盗夹层玻璃、中间夹入阻燃层的防火夹层玻璃、中间夹特定图案的装饰性夹层玻璃等类型的夹层玻璃。

以上所述仅为本实用新型的较佳实例，但本实用新型不应该局限于该实例和附图所公开的内容。所以凡是不脱离本实用新型所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本实用新型保护的范围。