[發明專利]一種利用成絲效應切割透明材料的工藝及系統

在審

• 申請號: 202010031182.4
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111151895A
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 孫玉芬;邢沐悅;謝圣君;李少榮;張明榮;魏文;蔡偉;黃大平;張慶禮;呂啟濤;高云峰
• 申請（專利權）人: 大族激光科技產業集團股份有限公司
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38;C03B33/09
• 代理公司: 深圳市恒申知識產權事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 鮑竹

本發明提供了一種利用成絲效應切割透明材料的工藝及系統，利用超快激光在透明材料中傳輸時產生的一種非線性光學現象，引起的自聚焦與弱電離產生的等離子體散焦之間的動態平衡形成長距離的窄光束，同時通過對光束能量和長度的控制，可以實現對玻璃、藍寶石等透明脆性材料的精細加工。使用超快激光器加工藍寶石，基本沒有微裂紋，崩邊小且斷面粗糙度小，同時加工速度快。加工帶油墨的藍寶石熱影響小，且邊緣油墨不成鋸齒狀。

技術領域

本發明涉及透明材料精細加工領域，尤其是指一種利用成絲效應切割透明材料的工藝及系統。

背景技術

隨著光電行業和光通訊行業的高速發展，玻璃、藍寶石等脆性透明材料因其良好的綜合性能被廣泛應用。因此對脆性材料的加工質量和加工效率的要求在不斷的提高，脆性透明材料加工后崩邊、斷面粗糙度等問題也得到了越來越多的重視。目前對脆性透明材料的加工方法主要有機械切割、激光燒蝕切割、激光隱形切割、激光貝塞爾切割等技術。機械切割與激光燒蝕切割兩種方式不適用于精細加工，隱形切割崩邊效果可以，但斷面粗糙度太大且加工厚度較大的材料效率較低，激光貝塞爾切割崩邊和斷面粗糙度能滿足需求，但不適合加工多層疊加的產品。

因此，如何解決透明材料加工過程中的效率、微裂紋以及崩邊的問題，是需要研究的課題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種微裂紋較少、崩邊小、斷面粗糙度小、加工速度快的利用成絲效應切割透明材料的工藝及系統。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種利用成絲效應切割透明材料的工藝，包括以下步驟：

a、材料預切割：調整第一激光器的輸出參數并且確認切割路徑，所述第一激光器輸出的激光脈沖逐步釋放，所述激光脈沖包括一個脈沖包絡，所述脈沖包絡中至少有2個子脈沖，激光脈沖依次經過凹透鏡和凸透鏡后到達透明材料的表面；

b、材料裂片：第二激光器沿所述第一激光器的切割路徑對透明材料進行裂片。

進一步地，所述步驟a中，所述第一激光器為紅外皮秒激光器。

進一步地，所述步驟a中，所述第一激光器的脈寬小于15皮秒，所述第一激光器的單脈沖能量大于150μj。

進一步地，所述步驟b中，所述第二激光器為CO2激光器。

進一步地，所述步驟b中，采用工業定位相機對透明材料的切割路徑進行定位。

進一步地，所述透明材料為藍寶石。

進一步地，所述步驟a中，所述激光脈沖的脈沖包絡有3-5個子脈沖。

進一步地，所述步驟a的輸出參數中，切割厚度為0.1-10mm，切割速度為50-1000mm/s，點間距為4-10μm，Q頻為50-200KHz。

進一步地，所述步驟a的輸出參數中，所述第一激光器的激光光束的焦點位置為正焦。

與此同時，本發明還提供了一種用于上述所述工藝的系統，包括第一激光器、反射鏡、成絲切割頭、精密移動平臺、工業定位相機、第二激光器和控制系統；

所述第一激光器、成絲切割頭、精密移動平臺、工業定位相機、第二激光器與所述控制系統電信號連接；

所述成絲切割頭包括凹透鏡和凸透鏡；

所述第一激光器、反射鏡、凹透鏡、凸透鏡以及精密移動平臺沿激光光路順次設置。