[发明专利]一种透明材料封闭图形空心结构的激光改质切割与自动分离的方法

说明书

本发明提供了一种透明材料封闭图形空心结构的激光改质切割与自动分离的方法，包括如下步骤：待加工的透明材料通过目标元素轮廓线划分为目标元素和分离元素，在分离元素内设有引导封闭轮廓，在引导封闭轮廓与目标元素轮廓线之间设有若干引导线；通过贝塞尔光束在待加工的透明材料上加工目标元素轮廓线、引导封闭轮廓和引导线；通过高斯光束辐照目标元素轮廓线、引导封闭轮廓和引导线。本发明可以实现透明脆性材料的自动分离，不引入额外的机械应力，避免了传统切割方法中不可控的裂纹和表面损伤，切割断面与上下表面垂直，不需要进行斜切或引入阶梯结构。

技术领域

本发明涉及超快激光切割透明脆性材料领域，尤其涉及一种透明材料封闭图形空心结构的激光改质切割与自动分离的方法。

背景技术

激光切割技术是一种无接触、热损伤小、加工灵活的精密加工技术，是透明材料加工的最佳选择。超快激光以其脉冲极短、峰值功率极高的特点，可以减小热影响区，提高切割精度。

采用超快激光切割玻璃时，其极高的峰值功率密度会引起强烈的非线性吸收，焦点附近的材料发生改质，改质区沿着激光扫描方向延伸，使得玻璃可以沿着改质截面断裂。超快激光改质切割厚度为0.1-10mm的透明脆性材料，可获得较好的切割质量，但需要施加外力才能使材料沿激光改质截面处分离。这种方法导致加工过程繁琐，而且还受到切割加工图形的限制，仅适用于开放式图形的加工如划线、分割等，无法实现封闭图案的切割。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种透明材料封闭空心结构的激光改质切割与自动分离的方法，在分离元素内设有引导封闭轮廓和若干引导线，通过聚焦的超快激光扫描指定的封闭图形，然后再通过连续激光或超脉冲激光沿着改质路径辐照，可以实现透明脆性材料的自动分离，不引入额外的机械应力，避免了传统切割方法中不可控的裂纹和表面损伤，切割断面与上下表面垂直，不需要进行斜切或引入阶梯结构。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种透明材料封闭图形空心结构的激光改质切割与自动分离的方法，包括如下步骤：

待加工的透明材料通过目标元素轮廓线划分为目标元素和分离元素，在分离元素内设有引导封闭轮廓，在引导封闭轮廓与目标元素轮廓线之间设有若干引导线；

通过贝塞尔光束在待加工的透明材料上加工目标元素轮廓线、引导封闭轮廓和引导线；

通过高斯光束辐照目标元素轮廓线、引导封闭轮廓和引导线。

进一步，所述引导线为直线或曲线。

进一步，所述引导封闭轮廓到目标元素轮廓线之间的距离相同。

进一步，所述引导封闭轮廓的形状与目标元素轮廓线的形状相似或相同。

进一步，所述贝塞尔光束焦点聚焦在待加工的透明材料的下表面，采用从下往上的进给方式加工。

本发明的有益效果在于：

1.本发明所述的透明材料封闭图形空心结构的激光改质切割与自动分离的方法，在分离元素内设有引导封闭轮廓和若干引导线，通过聚焦的超快激光扫描指定的封闭图形，然后再通过连续激光或超脉冲激光沿着改质路径辐照，可以实现透明脆性材料的自动分离，不引入额外的机械应力，避免了传统切割方法中不可控的裂纹和表面损伤，切割断面与上下表面垂直，不需要进行斜切或引入阶梯结构。