[发明专利]一种基于内雕刻的激光切割方法

说明书

技术领域  本发明属于激光加工领域，特别是激光切割“透明”硬脆材料领域。

背景技术

对于硬、脆的材料物质的切割加工而言，一般使用激光切割比较有优势， 例如速度、成品率、品质等方面都提高很多。但是，如果这种难以使用常规加 工手段切割的物质，其本身对于激光而言又是透明的，或者吸收很小时，传统 的激光切割也无能为力了，或者切割效率及其低下。例如石英玻璃、蓝宝石等 材料，一般采用紫外甚至深紫外激光器进行切割加工，激光焦点在玻璃或者蓝 宝石表面一次扫描后切出一道很浅的槽，进行多次扫描后，槽深就会加深，直 到切断。这种方式的缺点很明显：玻璃或者蓝宝石厚度不能够太厚(受制于激 光焦深)，效率太低，且系统昂贵。虽然如此，在没有找到新的工艺方法之前， 这仍是目前主流的加工手段。

发明内容

本发明的目的在于找到一种新的透明硬脆材料激光切割方法，特别是激光 破坏阈值很高、材料硬度很高、材料脆性高，因而难以使用普通手段切割的透 明材料的激光切割工艺。

本发明的目的是这样实现的：待切割的材料对激光透明或者少量吸收，采 用脉冲或者调Q激光器，将激光光束进行扩束、聚焦等光束变换处理。由于聚 焦光斑处的激光峰值功率密度超过待切割材料的破坏阈值，或者因激光聚焦导 致待切割材料内部激光聚焦焦点处由对激光透明瞬间转化为大幅吸收激光能 量，该待切割材料内部激光焦点处会被激光脉冲打出爆炸点，激光聚焦焦点移 动一个位置，激光会在新的焦点位置爆出一个爆炸点。确定一个待切割的切割 截面，激光焦点在切割截面内与该待切割材料做相对运动，形成一系列的离散 爆点甚至形成连续线条。开始切割时，激光焦点置于待切割材料的底部，在切 割截面内激光焦点由待切割材料的底部一层一层往上做切割运动(传统切割是 一层一层从上往下切割)。激光焦点在切割截面内切完一层后(划出连续线条 或者一系列的离散爆点)，待切割材料沿着垂直于切割方向移动微小距离，焦 点在切割截面内与该待切割材料再切割新的一层(划出连续线条或者一系列的 离散点)，所形成的线条与前面所形成线条平行，都在切割截面内；如此一层 层切，激光焦点在材料内部就加工出切割截面，待切割材料可以自己断开或者 稍微借助外界冲击，扩展切割截面内预先形成的微裂纹，使待切割材料轻松沿 事先确定的切割面断开。其实，由于激光焦点都有一定的长度(焦深)，因此， 一般所获得的爆炸点是沿着光传输方向的长点，焦点在材料内部运动切割出一 条线(一层)，很多情况下是一个微小的平面，按照本发明方案，这些微小的 平面，理论上都处于切割截面内。

为了提高切割效率，可以利用切割材料比较“脆”，容易“定向”形成“裂 纹面”的特点，可以只在切割面内切割出部分，然后使用外力冲击或者温度冲 击等手段使得材料沿着切割面整齐断开。

本发明，一种基于内雕刻的激光切割方法，由于采用了上述的技术方案， 使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1.本发明提出一种新的针对硬、脆透明或者半透明材料的激光切割方法， 其主要思想是由激光聚焦在材料内部并“从下往上”一层一层“微爆”出一个 切割截面，从而很容易切割目前切割难度大、切割效率低的硬、脆透明或者半 透明材料。目前传统的切割这些脆、硬材料的加工方法都是“从上往下”一层 一层“剥离”“去除”材料直到把材料切断，效率很低，加工质量也不理想， 加工成本高。

2.本发明这种切割方法，适合于切割传统方法难以切割的水晶、石英、蓝 宝石、氟化钙、玻璃等材料，既可以切割比较薄的材料，也可以切割比较厚的 材料。

3.本发明提出的这种方法，可以在切割面内切割出部分面积，借助外界冲 击扩展微裂纹，可使待切割材料沿着希望的切割面裂开，且断面更加光滑平整， 切割效率更高。

4.本发明提出的这种方法，切割面可以是平面，可以是曲面，可以是圆柱 面或者锥面，这样不仅可以切割，还可以用于透明或者半透明材料的打孔(通 孔或者盲孔)。

附图说明

通过以下对本发明，一种基于内雕刻的激光切割方法的若干实施例结合其 附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。其中，附 图为：

图1实施例一是蓝宝石块的切割；

图2实施例二是石英块的切割；

图3实施例二是普通玻璃的切割

具体实施方式