[发明专利]切割蓝宝石玻璃的光纤激光设备及切割方法

说明书

技术领域

本发明属于激光设备切割玻璃的领域，更具体地说，是涉及一种切割蓝宝石玻璃的光纤激光设备及切割方法。

背景技术

蓝宝石玻璃具有耐划伤、擦伤、耐腐蚀的特点，很早就被安装在世界级名牌手表上。与其他玻璃相比的优点也早已被很多人了解，但是由于材料本身的价格以及加工上的难度，使得它一直以来无法被广泛应用。目前，蓝宝石玻璃的材料成本从普通玻璃的三十倍已下降到十倍以内，如果加工制作难度也能有所突破就可以将加工费也大大的降低，蓝宝石玻璃的普遍被应用的日子就为时不远了。

近些年，激光技术有了很大的进步，在对玻璃的切割、打孔等常规加工都有了突破，但是激光加工也有局限性，例如一类激光只能加工单一物质的限制。众所周知，光纤激光设备就是加工不锈钢材料的，也可以加工一些类似的黑色金属材料，但效果不一。本发明从光纤激光设备的功率、频率、速度、辅助气体、专用吸收剂等几个方面入手实现对蓝宝石玻璃的切割和打孔。

发明内容

本发明所解决的技术问题是：针对现在的蓝宝石玻璃的加工费用高的问题，从光纤激光设备的改装、设备的参数调试、专用吸收剂等方面入手，降低蓝宝石玻璃的加工费用，实现蓝宝石玻璃的广泛应用。

本发明提供一种切割蓝宝石玻璃的光纤激光设备，所述设备是单模、连续脉冲光纤激光器。

所述激光器发射出口处设有一个切割咀。

所述切割咀采用的是吸、吹一体的设计，中间吹气，周围吸气，使切割咀与蓝宝石玻璃的表面产生一层负压的空间，切割时会减小蓝宝石玻璃表面受压力气体的冲击力。

为解决上述技术问题，本发明还提供一种光纤激光设备切割蓝宝石玻璃的的方法，包括以下步骤：

（1）将表面涂覆吸收剂的蓝宝石玻璃摆放在冶具上，根据蓝宝石玻璃的厚度调试切割头的高度；

（2）调试切割气体的压力为0.8-1.2MPa；

（3）调试设备的聚焦高度10000-15000step，速度2-4mm/s，脉宽40-60us，功率25-80W；

（4）将波长范围1065um-1078um、单模、连续脉冲的激光束高倍聚焦，使光束的直径聚集为0.015mm-0.03mm，垂直入射到待加工的蓝宝石玻璃样品的表面；

（5）移动被加工的蓝宝石玻璃，使蓝宝石玻璃表面先熔蚀出其整体厚度1/16—1/2的“V”型槽再穿透切割或一次性穿透切割。

所述步骤（2）中切割气体为氮气，压力为1.0MPa。

所述步骤（3）中设备的聚焦高度为12500step，速度为3mm/s，脉宽为50us，功率为50W。

所述设备在激光传导过程中的扩束镜翻转安装。

所述蓝宝石玻璃抛光状态下吸收剂为双离子水加阻光剂和去张力剂，未抛光状态下吸收剂为单离子水加阻光剂和去张力剂。

本发明的有益效果是：（1）将激光设备的激光传导过程中的扩束镜翻转过来安装，使之进一步将光束直径变小二分之一，在不增加激光强调的前提下，大大提升了激光的冲击强度，使光束通过被切割物质的速度加快，从而大大减小了因冲击了过大而产生的各种缺陷；（2）通过对设备的参数的调节，可以比较出不同激光作用的效果，从而选择最优参数；（3）针对蓝宝石玻璃抛光和未抛光的状态下选用不同的吸收剂，可以更容易吸收激光，减小玻璃的细小裂纹和裂呲；（4）由于切割时的细小碎屑也能因为激光触到时产生的再次炸裂的作用力，引起工件的缺陷，而在切割头的吸、吹气设备上加设一圈吸、吹气装置，可以进一步减少因脆裂性产生的缺陷；（5）生产的蓝宝石电气性能高，耐磨，不需要贴膜和其他涂层。

附图说明

图1为光纤激光器的结构图；

图2为切割咀的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步阐述，以下几个实施例中，蓝宝石玻璃的厚度均为0.6mm。

实施例1：

一种光纤激光设备切割蓝宝石玻璃的方法，包括以下步骤：

（1）将表面涂覆双离子水加阻光剂和去张力剂并抛光的蓝宝石玻璃摆放在治具上，根据蓝宝石玻璃的厚度调试切割头的高度；

（2）调试切割氮气的压力为0.8MPa；

（3）调试设备的聚焦高度10000step，速度2mm/s，脉宽40us，功率30W；

（4）将波长范围1065um、单模、连续脉冲的激光束高倍聚焦，使光束的直径聚集为0.015mm，垂直入射到待加工的蓝宝石玻璃样品的表面；

（5）移动被加工的蓝宝石玻璃，使蓝宝石玻璃表面先熔蚀出其整体厚度1/8 “V”型槽再穿透切割。