[發明專利]激光加工方法和激光加工設備

有效

• 申請號: 201210160444.2
• 申請日: 2012-05-23
• 公開（公告）號: CN102814591A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 趙裕興;狄建科;益凱劼;張子國;閆華
• 申請（專利權）人: 蘇州德龍激光有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/067;B23K26/14;B23K26/18
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 沙捷;陳堯劍

技術領域

本發明涉及一種激光加工方法和激光加工設備。

背景技術

鋼化玻璃，例如美國康寧公司的大猩猩玻璃（Gorilla）及日本旭硝子公司（Asahi）的龍跡玻璃（Dragontrail）及鈉鈣玻璃（Sodalime）等鋼化玻璃，由于其高透性和高強度，已經廣泛應用于顯示屏器件。

傳統玻璃切割工藝通常難以對鋼化玻璃進行良好的切割。傳統玻璃切割主要包括刀輪切割、激光切割及磨棒研磨。傳統刀輪切割、激光切割利用刀輪或激光在玻璃表面或內部形成切割起始開口或起始裂紋，然后在裂片工藝中使裂紋在玻璃上下表面之間延伸以使玻璃被完全切割開。利用傳統刀輪切割或激光切割工藝切割鋼化玻璃時，由于鋼化玻璃的鋼化層中存在應力，裂紋在鋼化層中經常不會完全按照預期路徑生長，甚至完全不按照預期路徑而無序生長，從而導致裂片和切割失敗。磨棒研磨通常用于玻璃內部封閉區域的切割。先用鉆頭鉆出小孔，再換不同的磨棒研磨至要求的大小。利用磨棒研磨工藝切割鋼化玻璃時，鋼化玻璃的鋼化層中的應力經常在鉆孔和研磨時產生不希望的裂紋。另外，磨棒損耗很大，效率很低。因此，對于鋼化玻璃，例如大猩猩玻璃（Gorilla）、鈉鈣玻璃（Sodalime）和龍跡玻璃（Dragontrail）等鋼化玻璃，現有的各種加工方法都不能有效實行穩定的切割?，F在對鋼化玻璃進行切割時通常需要將未鋼化的玻璃切割研磨后再進行鋼化處理，效率極低。

因此，需要一種能對鋼化玻璃，例如大猩猩玻璃（Gorilla）、鈉鈣玻璃（Sodalime）及龍跡玻璃（Dragontrail）等鋼化玻璃進行有效穩定切割的加工方法和加工設備。

發明內容

本發明的激光切割技術是以激光源為能量源的熱去除切割工藝。具體而言，本發明利用脈沖激光在聚光點處的高功率密度輸出，使激光聚光點處的材料瞬間氣化或者融化，從而實現材料的去除。材料熱去除區橫向和縱向相連成為切割區，從而實現材料的切割分離。其超短脈沖又將熱影響限制在焦點附近極小的區域內，防止周圍脆性材料受熱后爆裂。

根據本發明的一個方面，提供了一種激光加工方法，包括以下步驟：透過加工物的入射表面照射激光并在所述加工物的切割起始面上或附近聚光，使聚光點處和/或聚光點鄰近區域的加工物氣化和/或熔化，從而在切割起始面上形成起始熱去除區，并使起始熱去除區在所述切割起始面上沿預定路徑連續分布從而形成起始熱去除線；照射激光以在之前的熱去除步驟中新形成的加工物表面上或附近聚光，使聚光點處和/或聚光點鄰近區域的加工物氣化和/或熔化，從而形成后續熱去除區，并使后續熱去除區沿預定路徑連續分布從而形成后續熱去除線。

根據本發明的另一方面，提供了一種用于對加工物進行激光切割的激光加工設備，包括：發射脈沖激光的激光光源；聚光裝置，所述聚光裝置能將所述激光光源發射的脈沖激光在加工物表面或內部聚光，使得至少聚光點處的功率密度能使加工物被氣化和/或熔化而形成熱去除區；移動裝置，所述移動裝置能使所述聚光點相對于所述加工物移動，所述移動裝置被配置成，使得聚光點在所述加工物的切割起始面上或附近，使聚光點處和/或聚光點鄰近區域的加工物氣化和/或熔化，從而在切割起始面上形成起始熱去除區，并使起始熱去除區在所述切割起始面上沿預定路徑連續分布從而形成起始熱去除線；使得聚光點在之前的熱去除步驟中新形成的加工物表面上或附近，使聚光點處和/或聚光點鄰近區域的加工物氣化和/或熔化，從而形成后續熱去除區，并使后續熱去除區沿預定路徑連續分布從而形成后續熱去除線。

本發明采用了熱去除方法進行鋼化玻璃的切割，避免了傳統玻璃切割工藝中的裂片工藝，避免了鋼化玻璃切割中容易出現的裂紋無序生長從而導致切割失敗的情況，從而能對鋼化玻璃進行高效穩定的加工。

本發明的脈沖激光切割工藝與傳統加工方法相比具有許多優點：

(1)加工范圍不受材料物理、機械性能的限制，能加工任何硬的、軟的、脆的、耐熱或高熔點金屬以及非金屬材料。

(2)易于加工復雜型面、微細表面以及柔性零件。

(3)易獲得良好的切割截面質量，切割碎屑污染，熱應力、殘余應力、冷作硬化、熱影響區等均比較小。

(4)能夠在封閉區域進行鋼化玻璃的異形切割，并有極高的穩定性。

(5)3D動態掃面聚焦鏡和雙光路系統能大幅提升加工效率。

(6)使用能透過玻璃的激光，始終聚光在玻璃的下表面或熱去除形成的下表面進行加工，切割殘渣始終在激光切割區域下方，不會影響激光的后續聚焦，提高了激光加工效率。并能夠獲得光滑，垂直無錐度的切割截面。