[發明專利]切割藍寶石玻璃的光纖激光設備及切割方法

有效

• 申請號: 201310603675.0
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN103586588A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 惠國慶;王華杰
• 申請（專利權）人: 蘇州光韻達光電科技有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;B23K26/14;B23K26/064;B23K26/18
• 代理公司: 江蘇樓沈律師事務所 32254
• 代理人: 王偉

技術領域

本發明屬于激光設備切割玻璃的領域，更具體地說，是涉及一種切割藍寶石玻璃的光纖激光設備及切割方法。

背景技術

藍寶石玻璃具有耐劃傷、擦傷、耐腐蝕的特點，很早就被安裝在世界級名牌手表上。與其他玻璃相比的優點也早已被很多人了解，但是由于材料本身的價格以及加工上的難度，使得它一直以來無法被廣泛應用。目前，藍寶石玻璃的材料成本從普通玻璃的三十倍已下降到十倍以內，如果加工制作難度也能有所突破就可以將加工費也大大的降低，藍寶石玻璃的普遍被應用的日子就為時不遠了。

近些年，激光技術有了很大的進步，在對玻璃的切割、打孔等常規加工都有了突破，但是激光加工也有局限性，例如一類激光只能加工單一物質的限制。眾所周知，光纖激光設備就是加工不銹鋼材料的，也可以加工一些類似的黑色金屬材料，但效果不一。本發明從光纖激光設備的功率、頻率、速度、輔助氣體、專用吸收劑等幾個方面入手實現對藍寶石玻璃的切割和打孔。

發明內容

本發明所解決的技術問題是：針對現在的藍寶石玻璃的加工費用高的問題，從光纖激光設備的改裝、設備的參數調試、專用吸收劑等方面入手，降低藍寶石玻璃的加工費用，實現藍寶石玻璃的廣泛應用。

本發明提供一種切割藍寶石玻璃的光纖激光設備，所述設備是單模、連續脈沖光纖激光器。

所述激光器發射出口處設有一個切割咀。

所述切割咀采用的是吸、吹一體的設計，中間吹氣，周圍吸氣，使切割咀與藍寶石玻璃的表面產生一層負壓的空間，切割時會減小藍寶石玻璃表面受壓力氣體的沖擊力。

為解決上述技術問題，本發明還提供一種光纖激光設備切割藍寶石玻璃的的方法，包括以下步驟：

（1）將表面涂覆吸收劑的藍寶石玻璃擺放在冶具上，根據藍寶石玻璃的厚度調試切割頭的高度；

（2）調試切割氣體的壓力為0.8-1.2MPa；

（3）調試設備的聚焦高度10000-15000step，速度2-4mm/s，脈寬40-60us，功率25-80W；

（4）將波長范圍1065um-1078um、單模、連續脈沖的激光束高倍聚焦，使光束的直徑聚集為0.015mm-0.03mm，垂直入射到待加工的藍寶石玻璃樣品的表面；

（5）移動被加工的藍寶石玻璃，使藍寶石玻璃表面先熔蝕出其整體厚度1/16—1/2的“V”型槽再穿透切割或一次性穿透切割。

所述步驟（2）中切割氣體為氮氣，壓力為1.0MPa。

所述步驟（3）中設備的聚焦高度為12500step，速度為3mm/s，脈寬為50us，功率為50W。

所述設備在激光傳導過程中的擴束鏡翻轉安裝。

所述藍寶石玻璃拋光狀態下吸收劑為雙離子水加阻光劑和去張力劑，未拋光狀態下吸收劑為單離子水加阻光劑和去張力劑。

本發明的有益效果是：（1）將激光設備的激光傳導過程中的擴束鏡翻轉過來安裝，使之進一步將光束直徑變小二分之一，在不增加激光強調的前提下，大大提升了激光的沖擊強度，使光束通過被切割物質的速度加快，從而大大減小了因沖擊了過大而產生的各種缺陷；（2）通過對設備的參數的調節，可以比較出不同激光作用的效果，從而選擇最優參數；（3）針對藍寶石玻璃拋光和未拋光的狀態下選用不同的吸收劑，可以更容易吸收激光，減小玻璃的細小裂紋和裂呲；（4）由于切割時的細小碎屑也能因為激光觸到時產生的再次炸裂的作用力，引起工件的缺陷，而在切割頭的吸、吹氣設備上加設一圈吸、吹氣裝置，可以進一步減少因脆裂性產生的缺陷；（5）生產的藍寶石電氣性能高，耐磨，不需要貼膜和其他涂層。

附圖說明

圖1為光纖激光器的結構圖；

圖2為切割咀的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明進行進一步闡述，以下幾個實施例中，藍寶石玻璃的厚度均為0.6mm。

實施例1：

一種光纖激光設備切割藍寶石玻璃的方法，包括以下步驟：

（1）將表面涂覆雙離子水加阻光劑和去張力劑并拋光的藍寶石玻璃擺放在治具上，根據藍寶石玻璃的厚度調試切割頭的高度；

（2）調試切割氮氣的壓力為0.8MPa；

（3）調試設備的聚焦高度10000step，速度2mm/s，脈寬40us，功率30W；

（4）將波長范圍1065um、單模、連續脈沖的激光束高倍聚焦，使光束的直徑聚集為0.015mm，垂直入射到待加工的藍寶石玻璃樣品的表面；

（5）移動被加工的藍寶石玻璃，使藍寶石玻璃表面先熔蝕出其整體厚度1/8?“V”型槽再穿透切割。