激光加工方法和激光加工设备技术

本发明专利技术提供了一种激光加工方法和激光加工设备。激光加工方法包括以下步骤：透过加工物的入射表面照射激光并在加工物的切割起始面上或附近聚光，使聚光点处和/或聚光点邻近区域的加工物气化和/或熔化，从而在切割起始面上形成起始热去除区，并使起始热去除区在切割起始面上沿预定路径连续分布从而形成起始热去除线；照射激光以在之前的热去除步骤中新形成的加工物表面上或附近聚光，使聚光点处和/或聚光点邻近区域的加工物气化和/或熔化，从而形成后续热去除区，并使后续热去除区沿预定路径连续分布从而形成后续热去除线。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种激光加工方法和激光加工设备。
技术介绍
钢化玻璃，例如美国康宁公司的大猩猩玻璃(Gorilla)及日本旭硝子公司(Asahi)的龙迹玻璃(Dragontrail)及钠I丐玻璃 (Sodalime)等钢化玻璃，由于其高透性和高强度，已经广泛应用于显示屏器件。传统玻璃切割工艺通常难以对钢化玻璃进行良好的切割。传统玻璃切割主要包括刀轮切割、激光切割及磨棒研磨。传统刀轮切割、激光切割利用刀轮或激光在玻璃表面或内部形成切割起始开口或起始裂纹，然后在裂片工艺中使裂纹在玻璃上下表面之间延伸以使玻璃被完全切割开。利用传统刀轮切割或激光切割工艺切割钢化玻璃时，由于钢化玻璃的钢化层中存在应力，裂纹在钢化层中经常不会完全按照预期路径生长，甚至完全不按照预期路径而无序生长，从而导致裂片和切割失败。磨棒研磨通常用于玻璃内部封闭区域的切害I]。先用钻头钻出小孔，再换不同的磨棒研磨至要求的大小。利用磨棒研磨工艺切割钢化玻璃时，钢化玻璃的钢化层中的应力经常在钻孔和研磨时产生不希望的裂纹。另外，磨棒损耗很大，效率很低。因此，对于钢化玻璃，例如大猩猩玻璃(Gorilla)、钠钙玻璃(Sodalime)和龙迹玻璃(Dragontrail)等钢化玻璃，现有的各种加工方法都不能有效实行稳定的切割。现在对钢化玻璃进行切割时通常需要将未钢化的玻璃切割研磨后再进行钢化处理，效率极低。因此，需要一种能对钢化玻璃，例如大猩猩玻璃(Gorilla)、钠钙玻璃(Sodalime)及龙迹玻璃(Dragontrail)等钢化玻璃进行有效稳定切割的加工方法和加工设备。
技术实现思路
本专利技术的激光切割技术是以激光源为能量源的热去除切割工艺。具体而言，本专利技术利用脉冲激光在聚光点处的高功率密度输出，使激光聚光点处的材料瞬间气化或者融化，从而实现材料的去除。材料热去除区横向和纵向相连成为切割区，从而实现材料的切割分离。其超短脉冲又将热影响限制在焦点附近极小的区域内，防止周围脆性材料受热后爆 ο根据本专利技术的一个方面，提供了一种激光加工方法，包括以下步骤透过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，使聚光点处和/或聚光点邻近区域的加工物气化和/或熔化，从而在切割起始面上形成起始热去除区，并使起始热去除区在所述切割起始面上沿预定路径连续分布从而形成起始热去除线；照射激光以在之前的热去除步骤中新形成的加工物表面上或附近聚光，使聚光点处和/或聚光点邻近区域的加工物气化和/或熔化，从而形成后续热去除区，并使后续热去除区沿预定路径连续分布从而形成后续热去除线。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于对加工物进行激光切割的激光加工设备，包括发射脉冲激光的激光光源；聚光装置，所述聚光装置能将所述激光光源发射的脉冲激光在加工物表面或内部聚光，使得至少聚光点处的功率密度能使加工物被气化和/或熔化而形成热去除区；移动装置，所述移动装置能使所述聚光点相对于所述加工物移动，所述移动装置被配置成，使得聚光点在所述加工物的切割起始面上或附近，使聚光点处和/或聚光点邻近区域的加工物气化和/或熔化，从而在切割起始面上形成起始热去除区，并使起始热去除区在所述切割起始面上沿预定路径连续分布从而形成起始热去除线；使得聚光点在之前的热去除步骤中新形成的加工物表面上或附近，使聚光点处和/或聚光点邻近区域的加工物气化和/或熔化，从而形成后续热去除区，并使后续热去除区沿预定路径连续分布从而形成后续热去除线。本专利技术采用了热去除方法进行钢化玻璃的切割，避免了传统玻璃切割工艺中的裂片工艺，避免了钢化玻璃切割中容易出现的裂纹无序生长从而导致切割失败的情况，从而能对钢化玻璃进行高效稳定的加工。本专利技术的脉冲激光切割工艺与传统加工方法相比具有许多优点(I)加工范围不受材料物理、机械性能的限制，能加工任何硬的、软的、脆的、耐热 或高熔点金属以及非金属材料。(2)易于加工复杂型面、微细表面以及柔性零件。(3)易获得良好的切割截面质量，切割碎屑污染，热应力、残余应力、冷作硬化、热影响区等均比较小。(4)能够在封闭区域进行钢化玻璃的异形切割，并有极高的稳定性。(5) 3D动态扫面聚焦镜和双光路系统能大幅提升加工效率。(6)使用能透过玻璃的激光，始终聚光在玻璃的下表面或热去除形成的下表面进行加工，切割残渣始终在激光切割区域下方，不会影响激光的后续聚焦，提高了激光加工效率。并能够获得光滑，垂直无锥度的切割截面。(7)在钢化玻璃下方设置在激光照射时表面能发生溅射的材料，使得在切割过程中有溅射出的材料粘附在玻璃下表面上，从而增加玻璃对激光的吸收率。(8)本专利技术采用纳秒、皮秒或飞秒激光器，脉宽小，对周围区域热影响小，能抑制微裂纹的产生。附图说明图I是利用本专利技术的激光加工设备进行钢化玻璃切割的视图；图2是激光切割的局部放大图；图3是与图2类似的视图，其中在玻璃下方增加了柔性材料。附图标记说明I、脉冲激光器；2、光闸；3、扩束镜；4、45度半透半反镜；5、45度全反射镜；6、3D动态扫描振镜；7、聚焦镜；8、吹气冷却装置；9、平台；10、吸气装置；11、同轴CCD ;20、激光束；30、玻璃；32、切割道；40、柔性材料；50、残渣。具体实施例方式本专利技术的激光切割技术是以激光为能量源的热去除切割工艺。具体而言，本专利技术利用脉冲激光在聚光点处的高功率密度输出，使激光聚光点处的材料瞬间气化或者融化，从而实现材料的去除。材料热去除区延伸形成热去除面，从而实现材料的切割分离。本专利技术的切割工艺首先在预定的加工物切割起始面上或附近照射并扫描激光以从加工物切割起始面上热去除材料。加工物切割起始面被热去除材料后加工物内部材料暴露形成新表面。之后在所形成的新表面上照射并扫描激光以进一步去除材料，最终使整个预定切割面上的加工物材料均被热去除，从而完成切割。具体而言，首先，透过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，使聚光点处和/或聚光点邻近区域的加工物气化和/或熔化，从而在切割起始面上形成起始热去除区，并使起始热去除区在所述切割起始面上沿预定路径连续分布从而形成起始热去除线，多条热去除线横向叠加形成热去除道。之后，照射激光以在之前的热去除步骤中新形成的加工物表面上或附 近聚光，使聚光点处和/或聚光点邻近区域的加工物气化和/或熔化，从而形成后续热去除区，并使后续热去除区沿预定路径连续分布从而形成后续热去除线，多条后续热去除线横向叠加形成后续热去除道。所述后续热去除线与之前形成的起始热去除线或后续热去除线一起至少部分地形成将所述加工物分开的热去除面。本专利技术所述的在加工物的切割起始面(或在之前的热去除步骤中形成的加工物表面)上或附近聚光，是指聚光点位置在切割起始面(或在之前的热去除步骤中新形成的加工物表面)上或与之足够近，使得形成的热去除区包括该切割起始面(在之前的热去除步骤中新形成的加工物表面)，即，聚光点处或邻近区域中的切割起始面(在之前的热去除步骤中形成的加工物表面)被形成的热去除区至少部分去除。本专利技术涉及脉冲双光路激光切割大猩猩玻璃(Gorilla)、钠钙玻璃(Sodalime)及龙迹玻璃(Dragontrail)等钢化玻璃的设备和方法。脉冲激光器是波长266_1064nm的纳秒、皮秒及飞秒激光器，加工材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光加工方法，包括以下步骤：透过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，使聚光点处和/或聚光点邻近区域的加工物气化和/或熔化，从而在切割起始面上形成起始热去除区，并使起始热去除区在所述切割起始面上沿预定路径连续分布从而形成起始热去除线；照射激光以在之前的热去除步骤中形成的加工物表面上或附近聚光，使聚光点处和/或聚光点邻近区域的加工物气化和/或熔化，从而形成后续热去除区，并使后续热去除区沿预定路径连续分布从而形成后续热去除线。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵裕兴，狄建科，益凯劼，张子国，闫华，
申请(专利权)人：苏州德龙激光有限公司，
类型：发明
国别省市：