CN114083156A - 一种透明材料的激光加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种透明材料的激光加工方法,包括以下步骤:(1)在待加工工件的下表面覆膜,所述待加工工件具有透明材料;(2)使用纳秒脉冲激光器对待加工工件进行加工,所述加工为切割或钻孔,激光束先聚焦到待加工工件的下表面,按设定轨迹进行加工并逐步升高聚焦点,由下至上实现对待加工工件的加工;(3)去除待加工工件下表面的膜,完成加工。本发明能够实现对光滑表面的透明材料的加工,加工效果好,并能维持工件表面原本较高的光洁度。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工方法,具体涉及一种对透明材料进行激光加工的方法,尤其是对表面光滑的透明材料的激光加工方法。
背景技术
使用纳秒脉冲激光可以对玻璃和蓝宝石等透明材料进行激光加工,这种纳秒激光器是通过微***的方式实现玻璃加工的。以平板玻璃的切割为例,通过3D扫描振镜可以使激光的焦点在竖直方向上移动,在激光焦点经过的地方,玻璃会发生微米量级的***,这种微小损伤在竖直方向上叠加便实现打孔或切割。
将激光脉冲聚焦到透明材料的待加工位置,通过移动聚焦位置,实现对透明材料的加工。加工时,将激光束聚焦至待加工透明材料的下表面,按设定轨迹进行加工并逐步升高聚焦点,由下至上实现对透明材料的加工。所述的移动聚焦位置可以通过扫描振镜实现,输出的激光经扫描振镜后由聚焦透镜聚焦到透明材料的待加工位置,使透明材料发生微米量级的去除,通过扫描振镜移动焦点的位置,使去除点在所需加工的区域叠加从而实现加工。
这种控制裂纹实现透明材料加工的前提是,此透明材料下表面有极其微小的裂纹或其他材料缺陷存在,使激光在材料下表面很容易划开一定宽度的切割道,之后随着焦点上升,始终处于切割道内下表面的材料形成微米级别的玻璃粉,最终形成通孔或切割开。这就要求材料表面的光洁度等级低。参照美国军用标准,采用划痕大小/麻点大小表示表面缺陷大小,对于缺陷在80/60以上的材料来说,这种加工方法没有问题;但是对于表面光洁度较高的材料,如缺陷在40/20甚至更小的抛光等级较高的石英或K9玻璃或B270玻璃,激光在材料下表面无法破开形成切割道,而是只是形成一个一个破裂的点更甚至无反应,随着焦点上升在中间层的材料也无法剥离,材料内部形成裂纹,最终导致材料局部开裂或整体崩裂。
因此,需要寻求适用于表面光洁度等级较高的透明材料的激光加工方法。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种透明材料的激光加工方法,实现对下表面光洁度较高的透明材料的激光加工,在加工过程中不影响待加工材料的表面等级。
为达到上述发明目的,本发明采用的技术方案是:一种透明材料的激光加工方法,包括以下步骤:
(1) 在待加工工件的下表面覆膜,所述待加工工件具有透明材料;
(2) 使用纳秒脉冲激光器对待加工工件进行加工,所述加工为切割或钻孔,激光束先聚焦到待加工工件的下表面,按设定轨迹进行加工并逐步升高聚焦点,由下至上实现对待加工工件的加工;
(3) 去除待加工工件下表面的膜,完成加工。
上述技术方案中,待加工工件的下表面为光滑表面,膜与下表面能很好地结合,在激光束的光斑照射时,膜与待加工工件下表面之间的粘着力能有效导致工件表面破裂,产生干净的切割道,进而实现自下而上的加工。
上述技术方案中,所述膜为纸胶带、透明胶带、高温胶带或白色保护膜。
由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点:
1、本发明通过在下表面覆膜,解决了现有技术中光滑表面处难以形成切割道导致破裂困难的问题,能够实现对光滑表面的透明材料的加工,切割或钻孔位置崩边少,加工效果好;
2、本发明通过在下表面覆膜,同时有效保护了待加工工件的下表面,使其免受载物台的划伤或加工完粉尘对下表面的污染,仍然维持原本较高的光洁度。
附图说明
图1是本发明实施例的装置示意图;
图2是对比例的工件照片;
图3是本发明实施例的工件照片。
其中:1、待加工工件;2、膜;3、激光器;4、扫描振镜;5、聚焦透镜;6、吸尘设备。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
实施例一:参见附图1,为激光加工装置的示意图,待加工工件1的下表面覆有膜2,被放置在载物台上(图中未画出),激光器3发出的脉冲激光束经过扫描振镜4后,由聚焦透镜5汇聚,在待加工工件1的内部形成光斑。通过控制扫描振镜4,可以改变光斑在待加工工件1的高度方向的位置。通过载物台或激光头的水平运动,可以使光斑相对待加工工件1运动,形成切割轨迹包络。载物台下方可以设置吸尘设备6。
本实施例中的激光器可以根据待加工工件的材料性能选择波长,例如采用绿色激光。
分别采用本实施例的装置,对于待加工工件的下表面不覆膜和覆膜两种方式加工K9玻璃进行对比,测试结果如图2和图3所示。
图2为不覆膜进行加工后产品的照片,可以看出,加工处产生了明显的爆裂,切割边缘质量很差,不能满足要求。
图3为覆膜进行加工后产品的照片,可以看出,加工边缘光滑,崩边数量在每厘米2个左右,能够满足用户需求。
Claims (3)
1.一种透明材料的激光加工方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1) 在待加工工件的下表面覆膜,所述待加工工件具有透明材料;
(2) 使用纳秒脉冲激光器对待加工工件进行加工,所述加工为切割或钻孔,激光束先聚焦到待加工工件的下表面,按设定轨迹进行加工并逐步升高聚焦点,由下至上实现对待加工工件的加工;
(3) 去除待加工工件下表面的膜,完成加工。
2.根据权利要求1所述的透明材料的激光加工方法,其特征在于:待加工工件的下表面为光滑表面。
3.根据权利要求1所述的透明材料的激光加工方法,其特征在于:所述膜为纸胶带、透明胶带、高温胶带或白色保护膜。
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