CN108381043A - 一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法 - Google Patents

一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108381043A
CN108381043A CN201810165133.2A CN201810165133A CN108381043A CN 108381043 A CN108381043 A CN 108381043A CN 201810165133 A CN201810165133 A CN 201810165133A CN 108381043 A CN108381043 A CN 108381043A
Authority
CN
China
Prior art keywords
processed
transparent
laser processing
smooth surface
hard brittle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201810165133.2A
Other languages
English (en)
Inventor
蒋仕彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SUZHOU TUSEN LASER CO Ltd
Original Assignee
SUZHOU TUSEN LASER CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU TUSEN LASER CO Ltd filed Critical SUZHOU TUSEN LASER CO Ltd
Priority to CN201810165133.2A priority Critical patent/CN108381043A/zh
Publication of CN108381043A publication Critical patent/CN108381043A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/36—Removing material
    • B23K26/38—Removing material by boring or cutting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/009—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a non-absorbing, e.g. transparent, reflective or refractive, layer on the workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)

Abstract

本发明公开了一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，包括以下步骤：(1)在待加工材料的上表面施加一层透明液体；(2)将一透明平板覆盖在透明液体层上；(3)排除透明平板与待加工材料之间的气泡，形成的待加工组件自下而上依次为待加工材料层、透明液体层、透明平板；(4)将待加工组件放置在激光加工工作台上进行加工，激光束透过透明平板和透明液体层，聚焦至待加工材料层的下表面，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材料的打孔或切割。本发明实现了非平滑表面透明硬脆材料由下而上的激光加工方式，可以降低加工材料的温度，抑制激光加工中产生的粉尘向工件上方的扩散，明显减少对周边环境的空气污染。

Description

一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法
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硬脆材料的激光加工方法。
背景技术
激光加工，如激光打孔、激光切割等是透明硬脆材料加工的一种重要技术，它是通过控制激光束聚焦在玻璃的下表面，沿预设切割路线加工出切割槽，随加工槽深度增加，焦点随之上升，最终切穿玻璃，形成所需的特定形状（例如形成槽、小孔、切割面等）。此种方法环保，消耗低，对加工产品表面无接触，因此无论从加工成本、对环境的影响、以及加工品质，激光加工都是最优选择。与通常加工方向从上往下的方法相比，这种由下向上的激光加工能够避免粉尘对入射激光的影响，提高能量耦合效率，且加工出的孔、槽锥度小等。
但是这种方法对材料上表面的平整度及透光性有较高要求，如果材料上表面有花纹、凹坑等微结构，激光照射在上表面时发生散射、衍射、或不同方向的折射后，光束在材料内的传播出现弥散现象，无法在下表面聚焦，有效能量密度将严重下降，以致无法实现加工。因此对于如压花玻璃、磨砂玻璃、磨砂石英等表面凹凸不平的硬脆透明材料，将不能通过上述由下向上方式进行激光加工。
现有技术中，液体辅助加工通常用于散热。例如，中国发明专利申请CN106735871A公开了一种液体辅助激光加工方法，包括如下步骤：激光器发射激光束，所述激光束被引导到扫描系统中；所述激光束被扫描系统改变路径并聚焦后与液体耦合；所述激光束与液体耦合后进入喷嘴，与液体一同从喷嘴射出至待加工工件上。该方案中，液体的辅助加工用于对加工位置的散热，并且其只能用于自上向下式的加工，不能用于自下向上式的加工。目前，并没有液体辅助加工用于自下向上式的激光加工的报道。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，使得由下向上方式的激光加工可以用于上表面为非平滑表面(具有表面微结构)的透明硬脆材料的加工。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，包括以下步骤：
(1)在待加工材料的上表面施加一层透明液体，所述透明液体的折射率与待加工材料的折射率的差值不大于0.45；
(2)将一透明平板覆盖在透明液体层上；
(3)排除透明平板与待加工材料之间的气泡，形成的待加工组件自下而上依次为待加工材料层、透明液体层、透明平板；
(4) 将待加工组件放置在激光加工工作台上进行加工，激光束透过透明平板和透明液体层，聚焦至待加工材料层的下表面，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材料的打孔或切割。
上述技术方案中，利用与被加工材料折射率相近的透明液体填平材料上表面凹凸槽，从而阻止或降低由表面散射引起的光束弥散，改善激光光线进入材料内部后传播方向上的差异，使激光穿过样品表面后仍然能够适当聚焦，焦点或焦点邻近处的光强度仍能达到材料损伤或破坏阈值以上，实现具备表面微结构的透明硬脆材料的激光加工。
优选的技术方案，步骤(1)中，透明液体的施加方法为喷涂。
优选的技术方案，步骤(1)中，所述透明液体的折射率与待加工材料的折射率的差值不大于不大于0.3。
步骤(2)中，所述透明平板的厚度在10微米至50毫米之间。
步骤(2)中，所述透明平板为玻璃或蓝宝石平板。
步骤(3)中，采用人工按压方法排除透明平板与待加工材料之间的气泡。
或者，采用液体自动施加装置排除透明平板与待加工材料之间的气泡。
上述技术方案中，待加工材料为上表面不平滑的钠钙玻璃、硼硅玻璃、石英玻璃或蓝宝石。其中，玻璃材料可以是压花玻璃或磨砂玻璃。
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、本发明创造性地将具有适当折射率的透明液体覆盖在加工表面，再利用透明平板形成上表面平滑的液体层，能够有效地减少由非平滑表面的微结构引起的光散射，从而实现非平滑表面透明硬脆材料由下而上的激光加工方式。
2、本发明的透明液体层在保证激光束聚焦的同时，可以降低加工材料的温度，抑制激光加工中产生的粉尘向工件上方的扩散，明显减少对周边环境的空气污染。
3、在用于玻璃加工时，本发明中的透明液体可以是普通的纯净水、蒸馏水、或者葡萄糖水，实际应用中易于实现，成本低。尤其60%葡萄糖水折射率与普通玻璃的折射率较为接近，是一种较理想的透明液体介质。
附图说明
图1是实施例中的加工装置示意图；
图2是被加工材料局部放大示意图；
图3是实施例一的加工效果图；
图4是实施例二的加工效果图。
其中：1、激光器；2、三维振镜；3、透镜；4、待加工材料；5、盖片玻璃；6、加工台；7、小孔；8、蒸馏水。
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：
实施例一：参见图1所示，对非平滑表面透明硬脆材料进行激光加工，待加工材料4为普通压花玻璃，激光光源由最大功率10W的532nm绿光激光器1提供，光进入三维振镜2，经透镜3输出，聚焦于待加工材料4下表面，待加工材料4置于加工台6上，上表面喷蒸馏水8，并压盖片玻璃5，排除样品4与盖片玻璃5之间气泡（如图2所示）。激光透过盖片玻璃5和待加工材料4聚焦于待加工材料4下表面，通过螺旋打孔并逐步升高聚焦点，进而加工出小孔7。
采用上述装置激光加工后得到质量良好的玻璃孔，见附图3。
本实施例中，蒸馏水折射率为1.33，透明玻璃的折射率约1.4～1.6，两者的折射率差值为0.07～0.27。
实施例二：采用实施例一中所述装置，用60%浓度葡萄糖水代替蒸馏水，激光聚焦后加工普通压花玻璃，得到质量良好的玻璃孔，参见图4。

Claims (8)

1.一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在待加工材料的上表面施加一层透明液体，所述透明液体的折射率与待加工材料的折射率的差值不大于0.45；
(2)将一透明平板覆盖在透明液体层上；
(3)排除透明平板与待加工材料之间的气泡，形成的待加工组件自下而上依次为待加工材料层、透明液体层、透明平板；
(4) 将待加工组件放置在激光加工工作台上进行加工，激光束透过透明平板和透明液体层，聚焦至待加工材料层的下表面，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材料的打孔或切割。
2.根据权利要求1所述的非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，其特征在于：步骤(1)中，透明液体的施加方法为喷涂。
3.根据权利要求1所述的非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，其特征在于：步骤(2)中，所述透明平板的厚度在10微米至50毫米之间。
4.根据权利要求1所述的非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，其特征在于：步骤(2)中，所述透明平板为玻璃或蓝宝石平板。
5.根据权利要求1所述的非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，其特征在于：步骤(3)中，采用人工按压方法排除透明平板与待加工材料之间的气泡。
6.根据权利要求1所述的非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，其特征在于：步骤(1)中，所述透明液体的折射率与待加工材料的折射率的差值不大于不大于0.3。
7.根据权利要求1所述的非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，其特征在于：待加工材料为上表面不平滑的钠钙玻璃、硼硅玻璃、石英玻璃或蓝宝石。
8.根据权利要求7所述的非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法，其特征在于：待加工材料为压花玻璃或磨砂玻璃。
CN201810165133.2A 2018-02-27 2018-02-27 一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法 Pending CN108381043A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810165133.2A CN108381043A (zh) 2018-02-27 2018-02-27 一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810165133.2A CN108381043A (zh) 2018-02-27 2018-02-27 一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108381043A true CN108381043A (zh) 2018-08-10

Family

ID=63069422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810165133.2A Pending CN108381043A (zh) 2018-02-27 2018-02-27 一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108381043A (zh)

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108788451A (zh) * 2018-09-10 2018-11-13 杭州银湖激光科技有限公司 一种超快激光透明材料的加工方法及装置
CN108788452A (zh) * 2018-09-10 2018-11-13 杭州银湖激光科技有限公司 一种超快紫外激光透明材料的加工方法及装置
CN108941893A (zh) * 2018-09-10 2018-12-07 杭州银湖激光科技有限公司 一种非平滑表面玻璃的激光加工方法及装置
CN109079348A (zh) * 2018-09-10 2018-12-25 杭州银湖激光科技有限公司 一种超快绿光激光透明材料的加工方法及装置
CN109514099A (zh) * 2018-12-12 2019-03-26 武汉华工激光工程有限责任公司 一种利用贝赛尔光束切割磨砂脆性材料的激光加工方法
CN109759727A (zh) * 2019-03-21 2019-05-17 英诺激光科技股份有限公司 一种毛玻璃的激光切割方法及系统
CN110091078A (zh) * 2019-05-31 2019-08-06 华中科技大学 一种用于玻璃的三维柱状孔激光切割方法
CN110625270A (zh) * 2019-11-05 2019-12-31 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种超快激光的加工方法
CN111037115A (zh) * 2019-12-30 2020-04-21 英诺激光科技股份有限公司 一种雾面玻璃的激光切割方法及装置
CN112048285A (zh) * 2019-06-06 2020-12-08 深圳市吉祥云科技有限公司 玻璃打孔助剂及其制备方法
CN112620971A (zh) * 2020-12-02 2021-04-09 深圳市杰普特光电股份有限公司 一种激光加工装置及激光加工方法
CN113084349A (zh) * 2021-03-26 2021-07-09 维沃移动通信有限公司 板材的激光雕刻方法、板材和电子设备
CN114425665A (zh) * 2022-02-14 2022-05-03 上海赛卡精密机械有限公司 水导激光系统和双层材料切割方法
CN114799539A (zh) * 2022-06-27 2022-07-29 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种激光划刻方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101386112A (zh) * 2007-09-13 2009-03-18 张立国 一种基于内雕刻的激光切割方法
CN103042310A (zh) * 2011-10-12 2013-04-17 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种磨砂玻璃的制造方法
CN103252587A (zh) * 2013-04-27 2013-08-21 北京工业大学 玻璃表面盲孔加工方法
CN105033465A (zh) * 2015-09-02 2015-11-11 深圳英诺激光科技有限公司 一种毛面透明材料的激光内雕方法及装置
JP2016040809A (ja) * 2014-08-13 2016-03-24 株式会社ディスコ 加工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101386112A (zh) * 2007-09-13 2009-03-18 张立国 一种基于内雕刻的激光切割方法
CN103042310A (zh) * 2011-10-12 2013-04-17 深圳市大族激光科技股份有限公司 一种磨砂玻璃的制造方法
CN103252587A (zh) * 2013-04-27 2013-08-21 北京工业大学 玻璃表面盲孔加工方法
JP2016040809A (ja) * 2014-08-13 2016-03-24 株式会社ディスコ 加工方法
CN105033465A (zh) * 2015-09-02 2015-11-11 深圳英诺激光科技有限公司 一种毛面透明材料的激光内雕方法及装置

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108788451A (zh) * 2018-09-10 2018-11-13 杭州银湖激光科技有限公司 一种超快激光透明材料的加工方法及装置
CN108788452A (zh) * 2018-09-10 2018-11-13 杭州银湖激光科技有限公司 一种超快紫外激光透明材料的加工方法及装置
CN108941893A (zh) * 2018-09-10 2018-12-07 杭州银湖激光科技有限公司 一种非平滑表面玻璃的激光加工方法及装置
CN109079348A (zh) * 2018-09-10 2018-12-25 杭州银湖激光科技有限公司 一种超快绿光激光透明材料的加工方法及装置
CN109514099A (zh) * 2018-12-12 2019-03-26 武汉华工激光工程有限责任公司 一种利用贝赛尔光束切割磨砂脆性材料的激光加工方法
CN109759727A (zh) * 2019-03-21 2019-05-17 英诺激光科技股份有限公司 一种毛玻璃的激光切割方法及系统
CN110091078A (zh) * 2019-05-31 2019-08-06 华中科技大学 一种用于玻璃的三维柱状孔激光切割方法
CN112048285A (zh) * 2019-06-06 2020-12-08 深圳市吉祥云科技有限公司 玻璃打孔助剂及其制备方法
CN110625270A (zh) * 2019-11-05 2019-12-31 大族激光科技产业集团股份有限公司 一种超快激光的加工方法
CN111037115A (zh) * 2019-12-30 2020-04-21 英诺激光科技股份有限公司 一种雾面玻璃的激光切割方法及装置
CN112620971A (zh) * 2020-12-02 2021-04-09 深圳市杰普特光电股份有限公司 一种激光加工装置及激光加工方法
CN113084349A (zh) * 2021-03-26 2021-07-09 维沃移动通信有限公司 板材的激光雕刻方法、板材和电子设备
CN114425665A (zh) * 2022-02-14 2022-05-03 上海赛卡精密机械有限公司 水导激光系统和双层材料切割方法
CN114425665B (zh) * 2022-02-14 2023-11-10 上海赛卡精密机械有限公司 水导激光系统和双层材料切割方法
CN114799539A (zh) * 2022-06-27 2022-07-29 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 一种激光划刻方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108381043A (zh) 一种非平滑表面透明硬脆材料的激光加工方法
CN109759727A (zh) 一种毛玻璃的激光切割方法及系统
CN103567630B (zh) 贴合基板的加工方法及加工装置
CN103030266B (zh) 激光切割方法与装置
CN109514099A (zh) 一种利用贝赛尔光束切割磨砂脆性材料的激光加工方法
KR20140137437A (ko) 연장된 깊이 가식을 이용한 가공소재 레이저 스크라이빙
CN1642867A (zh) 切割非金属材料的方法以及执行该方法的设备
CN104944756A (zh) 激光加工强化玻璃
CN105710980B (zh) 激光原位辅助机械刻划硬脆材料的装置及方法
CN108941893A (zh) 一种非平滑表面玻璃的激光加工方法及装置
CN111037115A (zh) 一种雾面玻璃的激光切割方法及装置
CN110625270A (zh) 一种超快激光的加工方法
CN108705207A (zh) 带金属膜的脆性材料基板的切割方法及切割装置
CN106493474A (zh) 一种激光双面切划装置
CN105522278A (zh) 激光透光栅毛坯玻璃基底辅助机械刻划装置及方法
CN111215765A (zh) 一种紫外激光加工精密感光孔的加工方法及激光设备
CN204122929U (zh) 分光装置
CN103387335B (zh) 基板切割装置及其方法
CN103273196B (zh) 有机玻璃的co2激光选区辐照扫描加工微透镜阵列的方法
CN108672939B (zh) 一种利用激光在锅内胆上标记水位线刻度的方法
CN104646834A (zh) 激光划片的方法及系统
CN103252587A (zh) 玻璃表面盲孔加工方法
CN208166851U (zh) 玻璃加工物切割装置
CN103846554B (zh) 激光加工方法及激光加工装置
KR100690338B1 (ko) 평판디스플레이글라스판넬 레이저 커팅 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180810

RJ01 Rejection of invention patent application after publication