CN103464894B - 一种激光加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光加工方法，其特征在于：采用透明或半透明的包装层对待加工的材料进行覆盖、包裹或遮挡，将激光束透过包装层聚焦在待加工的材料上，进行激光加工，所述激光束的波长为1.5微米～4微米。本发明通过包装层对待加工的材料进行包装、保护，再用特定波长的激光束进行激光加工，实现了对含有机材料的物质在保护状态下的激光加工；可用于小尺寸物体的自动化加工，以及对需要特定气氛保护焊接的物体的激光焊接。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工方法，特别是涉及一种采用透过一层材料在另一种材料上进行激光打标、切割、钻孔和焊接等激光加工的方法。
背景技术
激光对材料的加工是应用于现代工业、家用、办公用品、医疗器械和设备制造等领域的一类重要的加工工艺。例如激光打标，不仅标记清楚、耐磨，而且不要油墨材料，非常有利于环境保护。激光焊接不需要任何焊料，这不仅可以节省成本，也可以改进焊接完成后材料的机械强度。
一般在进行激光加工时，激光被直接聚焦到待加工材料的表面，利用激光的热效应或者光化学反应实现所需加工。但是，有些材料不适合于直接激光加工，例如，待加工的材料尺寸太小，不宜自动化控制；或者，待加工的材料需要在一定的气氛中进行焊接，等等。
为实现对这些材料的激光加工，一种考虑是采用透明或半透明的包装材料对待加工的材料进行包装，或者用玻璃壳封闭实现特定气氛，然后进行加工。但是，对于有机材料，现有技术中难以实现上述加工。现有技术中，如果想在含有机材料的物件上加工，一般使用二氧化碳激光器进行打标。二氧化碳激光器产生的是波长10.6微米的中红外波段光，假定外面的包装材料是玻璃、塑料、晶体、或者半导体材料，二氧化碳激光没有办法透过这些包装材料，没法对这些被包装的物体进行激光打标等激光加工过程。其它常用的激光加工用激光器是1微米光纤激光器和掺钕石磂石（YAG）激光器，这些激光器为1微米激光器，发出的激光波长为1.01到1.15微米，可以透过玻璃和透明塑料材料，但是，对于待加工的材料，由于是透明或半透明的含有机材料，1微米附近的激光没法对这些物体进行打标等激光加工。因此，采用透明或半透明的包装材料对待加工的有机材料进行包装后再进行激光加工的构思，在现有技术下难以实现。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种激光加工方法，以实现对例如小尺寸物体等不便于直接激光加工的材料的打标、切割、钻孔或焊接等作业。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种激光加工方法，采用透明或半透明的包装层对待加工的材料进行覆盖、包裹或遮挡，将激光束透过包装层聚焦在待加工的材料上，进行激光加工，所述激光束的波长为1.5微米～4微米。
上述技术方案中，透过包装层对待加工的材料进行激光加工。包装层用于对待加工的材料进行包装、保护，也可以用于实现局部特定气氛保护。包装层可以是透明和半透明的玻璃材料、塑料材料、晶体材料或者半导体材料。玻璃材料的一般透过波长是0.3微米到3微米，塑料材料的透过波长是0.3微米到2.5微米，晶体材料的透过波长是0.3微米到4微米，半导体材料的透过波长是0.5微米到6微米。上述技术方案中采用的1.5微米到4微米的激光可以透过包装层，而同时，待加工的材料在2微米附近有一定的吸收性能，因此2微料激光可以对物体进行激光打标等激光加工。
优选的技术方案，所述激光束的波长为1.8微米～2.2微米。
上述技术方案中，所述待加工的材料中含有50%以上重量的有机物质。
进一步的技术方案，所述激光束由光纤激光器产生；所述激光束为脉冲激光。
上述技术方案中，所述包装层可以是单层结构，也可以是多层结构，当包装层是多层结构时，各层可以由不同的物质构成。
上述技术方案中，所述包装层和待加工的材料可以是分离的，也可以是直接接触的。
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.本发明通过包装层对待加工的材料进行包装、保护，再用特定波长的激光束进行激光加工，实现了对含有机材料的物质在保护状态下的激光加工；
2．由于可以先包装、后加工，本发明可以实现对小尺寸物体的自动化加工，包括打标、钻孔等作业。
3．本发明通过包装层的设置，可以实现对待焊接加工的物体的局部气氛设置，从而实现对需要特定气氛保护焊接的物体的激光焊接。
附图说明
图1是实施例一的第一个示意图；
图2是实施例一的第二个示意图；
图3是实施例一的第三个示意图；
图4是实施例二的示意图；
图5是实施例三的示意图；
图6是实施例四的示意图。
其中：1、激光束；2、包装层；3、待加工的材料；4、第一玻璃层；5、含有机物质的粘接材料；6、第二玻璃层。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对发明作进一步描述：
实施例一：参见附图1所示，一种激光加工方法，采用透明或半透明的包装层2对待加工的材料3进行遮挡，包装层2和待加工的材料3分离设置，将激光束1透过包装层2聚焦在待加工的材料3上，进行激光加工，所述激光束的波长为1.5微米～4微米。
包装层2是透明和半透明的玻璃材料、塑料材料、晶体材料或者半导体材料，用于包装，保护等用途。待加工的材料3是被激光加工的含有机物质的材料，含有>50%的有机物质。
包装层2和待加工的材料3也可以是直接接触的，如图2所示。
包装层2可以是单层物质，也可以是多层物质，而且可以是不同的物质。图3所示为包装层2是多层物质的例子。
实施例二：一种夹层玻璃的打标方法，参见附图4所示。
高强度玻璃，例如防弹玻璃，由多层玻璃组成，中间由含有有机物质的粘接材料相联。如附图4所示，夹层玻璃由第一玻璃层4、第二玻璃层6和夹在第一玻璃层4与第二玻璃层6之间的含有机物质的粘接材料5构成。粘接材料通常是无色的，在1微米波长有很好的透过率。但是含有机物质的粘接材料由于C-H键的原因，在2微米附近有吸收，本实施例采用1.8微米～2.2微米波长的激光束1进行打标。激光束聚焦在含有机物质的粘接材料5上，实现标示。该标示在夹层玻璃中间，极难被涂改，同时标示位于粘接材料上而不是玻璃层上，因此不影响玻璃的强度。这种激光打标非常适合于防弹玻璃，飞机窗户等需要强度的物体打标。
实施例三：参见附图5所示，对在一层塑料包装里的含有机材料进行打标。含有机的材料在1微米附近有较好的透过性，因此不能用1微米附近的激光进行打标。例如1微米的调Q激光很难在透明塑料上有效地打标。但可以用2微米激光进行打标。虽然包装材料在2微米附近可能也有一定的吸收，激光被聚焦在被打标的物体上。因为在包装材料上的单位面积的激光能量的较小，所以在包装材料上不会留痕迹。这种打标方法在工业生产中非常有用，尤其是在尺寸比较小的物体上。打标可以在包装后进行。非常有效，降低生产成本。在医药产品上也非常有用。因为激光打标不需要任何其它物质，所以安全可靠。图5的包装型式仅仅是为了举例。包装可以有不同的大小，形状。
实施例四：参见附图6所示，为在一层包装材料里进行焊接的情况。有些焊接需要在一定的气氛中进行。如图6所示，将待加工的材料3进行包装，包装中充填所需气氛，然后进行焊接。当然焊接的物体可以是多片。图6中的包装仅仅是示意，形状和大小可以变化。
上述实施例显示了物体在有外层材料下的激光加工方法。包装层和待加工的材料可以有不同的组合。激光加工可以是打标、切割、钻孔、焊接，或者几个过程同时进行。
Claims (6)
1. 一种激光加工方法，其特征在于：采用透明或半透明的包装层对待加工的材料进行覆盖、包裹或遮挡，所述待加工的材料中含有50%以上重量的有机物质；将激光束透过包装层聚焦在待加工的材料上，进行激光加工，所述激光束的波长为1.5微米～4微米，所述激光束由光纤激光器产生；所述激光加工为打标、切割、钻孔或焊接。
2. 根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：所述激光束的波长为1.8微米～2.2微米。
3. 根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：所述激光束为脉冲激光。
4. 根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：所述包装层为多层结构。
5. 根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：所述包装层与待加工的材料分离设置。
6. 根据权利要求1所述的激光加工方法，其特征在于：所述包装层与待加工的材料直接接触设置。
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