[发明专利]激光加工方法和激光加工设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光加工方法和激光加工设备。

背景技术

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）及钠钙玻璃（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割。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。

发明内容

本发明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，本发明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裂。

根据本发明的一个方面，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。

根据本发明的另一方面，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。

本发明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。

本发明的脉冲激光切割工艺与传统加工方法相比具有许多优点：

(1)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。