[发明专利]一种玻璃大幅面激光切孔方法

说明书

本发明涉及材料激光加工工艺领域，一种玻璃大幅面激光切孔方法，使用激光扫描光束焦于玻璃工件的下表面进行材料蚀除，在聚焦激光束快速扫描的过程中三维运动平台带动玻璃工件沿着设定的切割轨迹在xy平面内移动形成大幅面切缝，完成一次扫描后三维运动平台移动玻璃工件向下移动，依次往复最终实现切缝在玻璃厚度上的延深直至贯穿，切缝贯穿后余料脱落形成孔。本方法针对目前玻璃激光切孔无法适应大幅面需求的缺陷，提供一种兼具切缝快速形成与大幅面孔特征的激光切割方法，将激光切孔幅面拓展至1m×1m以上，从而使玻璃大幅面激光切孔方案得以应用于各玻璃加工行业。

技术领域

本发明涉及材料激光加工工艺领域，特别是一种玻璃大幅面激光切孔方法。

背景技术

目前，玻璃激光切割工艺已广泛应用于各玻璃加工行业，如电子显示玻璃、光伏玻璃、汽车玻璃等。与传统机械切割或水射流切割相比，激光切割具有质量高、成品率高、无水污染等优点。激光切割工艺用于玻璃切孔加工，聚焦激光束多次扫描并蚀除材料形成一定宽度的切缝，切缝贯通后余料脱落形成孔。

玻璃激光切孔，尤其是厚度较大的板材，目前一般采用聚焦脉冲配合数字振镜从背面向上扫描的方式形成切缝，具有切孔速度快、质量高和成品率高的优点。但受限于聚焦场镜的设计原理和制造技术，最大切孔幅面难以拓展到0.1m×0.1m以上。针对玻璃大幅面切孔需求(0.1m×0.1m以上)，激光切割需要进行拼接，但是拼接质量无法保证工艺一致性。在中国发明专利说明书CN111618442A中公开了一种振镜式激光拼接切割大幅面厚玻璃的方法，通过将大幅面特征分割为数个子单元的方式进行拼接切割。采用振镜拼接的方式，一方面为了最大限度发挥振镜幅面优势难以避免幅面边缘的光斑畸变，另一方面拼接点的损伤缺陷会导致切割质量下降，降低成品率。

发明内容

为解决上述问题，一种玻璃大幅面激光切孔方法，本方法针对目前玻璃激光切孔无法适应大幅面需求的缺陷，提供一种兼具切缝快速形成与大幅面孔特征的激光切割方法，将激光切孔幅面拓展至1m×1m以上，从而使玻璃大幅面激光切孔方案得以应用于各玻璃加工行业。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种玻璃大幅面激光切孔方法，使用激光扫描光束焦于玻璃工件的下表面进行材料蚀除，在聚焦激光束快速扫描的过程中三维运动平台带动玻璃工件沿着设定的切割轨迹在xy平面内移动形成大幅面切缝，完成一次扫描后三维运动平台移动玻璃工件向下移动，依次往复最终实现切缝在玻璃厚度上的延深直至贯穿，切缝贯穿后余料脱落形成孔。

作为优选的，所述玻璃工件放置在三维运动平台上形成玻璃工件的三轴复合运动，所述激光束通过数字振镜控制激光束的快速扫描形成激光束的两轴运动，进而形成五轴复合运动。

作为优选的，所述的玻璃大幅面激光切孔方法使用的设备包括激光器、扩束镜、反射镜、聚焦场镜和移动平台；

激光器，用于发射激光束；

扩束镜，设置在激光器激光束发射端的前方并与激光束同轴，用于对激光束扩束，

反射镜，设置在扩束镜的前方，用于对激光束反射并使得激光束进入聚焦场镜；

数字振镜，设置在经过反射镜反射激光束的路径上，用于控制激光束在xy平面内高速扫描以展宽切缝；

聚焦场镜，设置在数字振镜的出射端口，用于将激光束聚焦于透明玻璃工件内部，聚焦的激光束形成能量密度高于玻璃工件损伤阈值的聚焦光斑以诱导玻璃材料的局部去除；

三维运动平台，承载透明玻璃工件，用于使玻璃工件所在的立体空间内移动。

作为优选的，所述激光器采用皮秒、飞秒、纳秒或亚纳秒激光器；波长532nm纳秒激光器平均功率大于40W，波长1064nm纳秒激光器平均功率大于65W，波长532nm皮秒、飞秒激光器平均功率大于30W，波长1064nm皮秒、飞秒激光器平均功率大于50W。