EA021127B1 - Method of cutting fragile nonmetallic materials - Google Patents

Method of cutting fragile nonmetallic materials Download PDF

Info

Publication number
EA021127B1
EA021127B1 EA201201267A EA201201267A EA021127B1 EA 021127 B1 EA021127 B1 EA 021127B1 EA 201201267 A EA201201267 A EA 201201267A EA 201201267 A EA201201267 A EA 201201267A EA 021127 B1 EA021127 B1 EA 021127B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
cutting
laser beam
quartz glass
fragile
workpiece
Prior art date
Application number
EA201201267A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
EA201201267A1 (en
Inventor
Владимир Степанович Кондратенко
Игорь Владимирович Голубятников
Владимир Евгеньевич Борисовский
Александр Сергеевич Наумов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики"
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 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики"
Publication of EA201201267A1 publication Critical patent/EA201201267A1/en
Publication of EA021127B1 publication Critical patent/EA021127B1/en

Links

Abstract

The invention relates to the methods of cutting fragile nonmetallic materials, in particular quartz glass and other fragile heat-resistance materials. The technical result provides expanded possibilities of a method of cutting fragile nonmetallic materials due to application of LUT cutting method for cutting quartz glass and other fragile heat-resistance materials. The assigned task is solved by that the known method of cutting fragile nonmetallic materials comprising making a local notch at workpiece edge in cutting line, heating the latter by laser beam and subsequent cooling it by coolant at relative displacement of material and laser beam with coolant, for cutting quartz glass and other heat-resistance materials workpiece is heated by laser beam before making a local notch and the local notch is made in laser beam zone or immediately behind it, wherein the notch is made at relative displacement of workpiece at the rate v with time delay with respect to beginning of heating t by laser beam defined by equation t=Ak/v, where A is half of the elliptic beam in direction of displacement or round beam radius, k varies from 1 to 2.5.

Description

Изобретение относится к способам резки хрупких неметаллических материалов, в частности кварцевого стекла и других хрупких термостойких материалов.The invention relates to methods for cutting brittle non-metallic materials, in particular quartz glass and other brittle heat-resistant materials.

Настоящее изобретение может быть использовано в различных областях техники для высокоточного и производительного раскроя самого широкого класса хрупких неметаллических материалов на заготовки, в частности при резке изделий из кварцевого стекла, ситаллов, термостойких стекол и других хрупких неметаллических материалов.The present invention can be used in various fields of technology for high-precision and productive cutting of the widest class of brittle non-metallic materials into workpieces, in particular when cutting products made of quartz glass, glass, heat-resistant glass and other brittle non-metallic materials.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ резки хрупких неметаллических материалов, включающий нанесение локального надреза на краю заготовки по линии реза, нагрев линии реза лазерным пучком и последующее охлаждение зоны нагрева с помощью хладагента при относительном перемещении пластины и лазерного пучка с хладагентом (патент РФ № 2024441, МПК С03В 33/02 - прототип).The closest to the proposed invention in technical essence and the achieved result is a method of cutting brittle non-metallic materials, including applying a local cut on the edge of the workpiece along the cutting line, heating the cutting line with a laser beam and subsequent cooling of the heating zone using refrigerant with relative movement of the plate and the laser beam with refrigerant (RF patent No. 2024441, IPC С03В 33/02 - prototype).

Сущность метода лазерного управляемого термораскалывания (ЛУТ) заключается в следующем. При облучении поверхности хрупкого материала лазерным излучением с длиной волны, для которого материал является непрозрачным, часть энергии отражается, а остальная часть поглощается и выделяется в виде тепловой энергии в приповерхностном слое материала. При облучении поверхности непрозрачного материала лазерным излучением во внешних его слоях возникают напряжения сжатия, которые к разрушению не приводят.The essence of the method of laser controlled thermal cracking (LUT) is as follows. When the surface of a brittle material is irradiated with laser radiation with a wavelength for which the material is opaque, part of the energy is reflected, and the rest is absorbed and released as thermal energy in the surface layer of the material. When the surface of an opaque material is irradiated with laser radiation, compression stresses arise in its outer layers, which do not lead to destruction.

При подаче вслед за лазерным пучком хладагента происходит резкое локальное охлаждение поверхности материала по линии реза. Создаваемый градиент температур обуславливает возникновение в поверхностных слоях материала напряжений растяжения, превышающих предел прочности материала, которые приводят к образованию микротрещины или сквозной разделяющей трещины. Для оптимизации режимов ЛУТ для различных материалов необходимо учитывать взаимосвязь между основными параметрами, характеризующими этот процесс. К числу факторов, имеющих первостепенное значение для процесса ЛУТ, следует отнести параметры лазерного пучка, а именно длину волны и плотность мощности лазерного излучения, размеры и форму лазерного пучка на поверхности разделяемого материала; скорость относительного перемещения лазерного пучка и материала; теплофизические свойства, количество и условия подачи хладагента в зону нагрева; теплофизические и механические свойства разделяемого материала, его толщина и состояние поверхности.When a refrigerant beam is supplied following the laser beam, a sharp local cooling of the material surface occurs along the cut line. The created temperature gradient causes the appearance in the surface layers of the material of tensile stresses exceeding the tensile strength of the material, which lead to the formation of microcracks or through a separating crack. To optimize LUT modes for various materials, it is necessary to take into account the relationship between the main parameters characterizing this process. Among the factors of paramount importance for the LUT process are the parameters of the laser beam, namely the wavelength and power density of the laser radiation, the size and shape of the laser beam on the surface of the material to be separated; relative velocity of the laser beam and material; thermophysical properties, quantity and conditions of refrigerant supply to the heating zone; Thermophysical and mechanical properties of the material to be separated, its thickness and surface condition.

Этот способ можно успешно использовать при резке различных хрупких неметаллических материалов, в том числе различных анизотропных материалов. Однако этот способ не позволяет осуществлять термораскалывание изделий из кварцевого стекла и других термостойких материалов. Кварцевое стекло и многие другие термостойкие материалы, например ситаллы, обладают чрезвычайно высокой термостойкостью из-за низкого коэффициента линейного термического расширения (КЛРТ). В справочной литературе указано, что кварцевое стекло имеет высокую термостойкость, позволяющую выдерживать пятикратный перепад температур от нагрева до красного свечения к резкому охлаждению в воде или масле. Таким образом, считалось, что термостойкость кварцевого стекла или близких к нему по КЛТР других термостойких материалов не позволяет осуществлять их разделение за счет термонапряжений при лазерном термораскалывании.This method can be successfully used when cutting various brittle non-metallic materials, including various anisotropic materials. However, this method does not allow thermal cracking of products made of quartz glass and other heat-resistant materials. Quartz glass and many other heat-resistant materials, such as ceramic, have extremely high heat resistance due to the low coefficient of linear thermal expansion (CLCT). In the reference literature it is indicated that quartz glass has high heat resistance, which can withstand a five-fold temperature difference from heating to red light to sudden cooling in water or oil. Thus, it was believed that the heat resistance of quartz glass or other heat-resistant materials close to it in terms of CTE does not allow their separation due to thermal stresses during laser thermal cracking.

Это можно объяснить следующим образом. Чем ниже КЛРТ материала, тем интенсивнее должен быть нагрев поверхности материала для увеличения градиента температур, обеспечивающего достижение необходимых для разрушения материала напряжений. Однако чем выше температура нагрева поверхности термостойкого материала, тем выше вероятность снятия концентратора напряжений в месте нанесения локального надреза. В этом случае происходит либо оплавление надреза, либо отжиг и снятие напряжений в зоне нанесения начального надреза (царапины). В результате этого зарождение разделяющей трещины не происходит. Таким образом, недостатком данного способа является невозможность термораскалывания кварцевого стекла и других термостойких материалов.This can be explained as follows. The lower the CLCT of the material, the more intense should be the heating of the surface of the material to increase the temperature gradient, ensuring the achievement of the stresses necessary for the destruction of the material. However, the higher the temperature of heating the surface of the heat-resistant material, the higher the likelihood of removing the stress concentrator at the site of the local incision. In this case, either a notch is melted, or annealing and stress relieving in the area of the initial notch (scratching) are applied. As a result, the nucleation of a separating crack does not occur. Thus, the disadvantage of this method is the inability to thermally crack quartz glass and other heat-resistant materials.

Техническим результатом настоящего изобретения является расширение возможностей способа резки хрупких неметаллических материалов за счет возможности осуществления резки кварцевого стекла и других хрупких термостойких материалов методом ЛУТ.The technical result of the present invention is to expand the capabilities of the method of cutting brittle non-metallic materials due to the possibility of cutting quartz glass and other brittle heat-resistant materials by LUT.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе резки хрупких неметаллических материалов, включающем нанесение локального надреза на краю заготовки по линии реза, нагрев линии реза лазерным пучком и последующее охлаждение зоны нагрева с помощью хладагента при относительном перемещении материала и лазерного пучка с хладагентом, для обеспечения резки кварцевого стекла и других термостойких материалов нагрев заготовки лазерным пучком осуществляют перед нанесением локального надреза, а нанесение локального надреза осуществляют в зоне воздействия лазерного пучка или сразу за этой зоной, причем нанесение надреза осуществляют при относительном перемещении заготовки со скоростью ν с временной задержкой по отношению к началу нагрева материала лазерным пучком 1, который определяется равенствомThe problem is solved in that in the known method of cutting brittle non-metallic materials, including applying a local cut on the edge of the workpiece along the cutting line, heating the cutting line with a laser beam and subsequent cooling of the heating zone with a refrigerant during relative movement of the material and the laser beam with refrigerant, to ensure cutting quartz glass and other heat-resistant materials, the billet is heated with a laser beam before a local cut is applied, and a local cut is applied dissolved in the impact zone of the laser beam or directly behind that zone, wherein the deposition is carried out at the incision relative movement between the workpiece with a velocity ν a time delay relative to the start of heating of the material by the laser beam 1, which is defined by the equation

I = Α(1 ...2,5)/ν, где А - половина размера эллиптического пучка в направлении движения или радиус круглого пучка.I = Α (1 ... 2.5) / ν, where A is half the size of the elliptical beam in the direction of motion or the radius of the round beam.

Следует отметить, что резка кварцевого стекла или других термостойких материалов по предлагаемому способу методом ЛУТ может осуществляться с помощью приповерхностной (микротрещины) илиIt should be noted that the cutting of quartz glass or other heat-resistant materials by the proposed method by the LUT method can be carried out using near-surface (microcracks) or

- 1 021127 сквозной разделяющей трещины в зависимости от толщины материала и режимов термораскалывания, а именно мощности и плотности мощности лазерного излучения, скорости относительного перемещения материала и лазерного пучка.- 1 021127 through a separating crack depending on the thickness of the material and thermal cracking conditions, namely the power and power density of the laser radiation, the relative velocity of the material and the laser beam.

Сущность изобретения поясняется чертежами, на которых фиг. 1 - схема нанесения надреза в зоне воздействия лазерного пучка;The invention is illustrated by drawings, in which FIG. 1 is a diagram of a notch in the area of the laser beam;

фиг. 2 - схема нанесения надреза вслед за зоной воздействия лазерного пучка;FIG. 2 is a diagram of a notch following a zone of exposure to a laser beam;

фиг. 3 - схема подачи хладагента в зону надреза вслед за зоной воздействия лазерного пучка и начало зарождения трещины.FIG. 3 is a diagram of the flow of refrigerant into the notch zone following the zone of exposure to the laser beam and the beginning of crack initiation.

На перечисленных чертежах приняты следующие обозначения:In the listed drawings, the following notation:

- подложка кварцевой пластины;- the substrate of the quartz plate;

- эллиптический пучок СО2-лазера для резки (ЛУТ) кварцевого стекла;- an elliptical beam of a CO 2 laser for cutting (LUT) quartz glass;

- линия реза;- cut line;

- надрез с помощью лазера или алмазного резца;- an incision using a laser or diamond tool;

- алмазный резец (алмазная пирамидка) или лазерный пучок для нанесения надреза;- a diamond cutter (diamond pyramid) or a laser beam for applying an incision;

- пятно хладагента;- refrigerant stain;

- форсунка для подачи хладагента (воздушно-водяного аэрозоля);- nozzle for supplying refrigerant (air-water aerosol);

- микротрещина.- microcrack.

На фиг. 1 показан один из вариантов осуществления способа резки кварцевой пластины 1. В этом варианте производится следующая последовательность операций. При относительном перемещении кварцевой пластины 1 и лазерного пучка 2 длиной 2А со скоростью ν по линии реза 3 в момент времени ΐι, когда, по меньшей мере, половина пучка уже переместилась от края пластины, наносят надрез 4 на краю пластины 1 с помощью устройства для нанесения надреза 5. Если надрез нанести до начала нагрева пластины 1 лазерным пучком 2, как это осуществляется по известному способу, то произойдет оплавление надреза и снятие концентратора напряжений, в результате чего зарождения трещины не произойдет.In FIG. 1 shows one embodiment of a method for cutting a quartz plate 1. In this embodiment, the following sequence of operations is performed. With the relative movement of the quartz plate 1 and the laser beam 2 with a length of 2A at a speed ν along the cut line 3 at time ΐι, when at least half of the beam has already moved from the edge of the plate, an incision 4 is made on the edge of the plate 1 using a deposition device notch 5. If the notch is applied before the plate 1 is heated by the laser beam 2, as is done by the known method, then the notch is melted and the stress concentrator is removed, as a result of which the crack does not nucleate.

На фиг. 2 показан другой вариант резки кварцевой пластины, в котором нанесение надреза 4 осуществляется в момент времени когда пучок длиной 2А переместился от края пластины на всю свою длину со скоростью ν.In FIG. Figure 2 shows another variant of cutting a quartz plate, in which a notch 4 is applied at a point in time when a beam of length 2A has moved from its edge to its entire length with a velocity ν.

На фиг. 3 показано начало подачи хладагента 6 с помощью форсунки 7 в момент времени ΐ3, который соответствует времени, когда лазерный пучок 2 длиной 2А прошел место нанесения надреза 4. Этот момент времени ΐ3 начала подачи хладагента 6 является началом зарождения микротрещины 8. При дальнейшем относительном перемещении пластины происходит продвижение микротрещины по линии реза.In FIG. Figure 3 shows the beginning of the supply of refrigerant 6 using the nozzle 7 at time ΐ 3 , which corresponds to the time when the laser beam 2 of length 2A passed the place of application of the notch 4. This point in time ΐ 3 of the beginning of supply of refrigerant 6 is the beginning of the initiation of microcrack 8. With further relative Moving the plate, microcracks advance along the cut line.

Начало включения форсунки 7 для подачи хладагента 6 можно осуществлять одновременно с началом нагрева кварцевой пластины 1 лазерным пучком 2 либо с временной задержкой ΐ3, которая определяется равенством ί3 = Α(1...2,5)/ν при относительном перемещении лазерного пучка и хладагента со скоростью ν. В любом случае, хладагент подается в зону нагрева вслед за лазерным пучком.The start of turning on the nozzle 7 for supplying refrigerant 6 can be carried out simultaneously with the start of heating of the quartz plate 1 with a laser beam 2 or with a time delay of ΐ 3 , which is determined by the equality ί 3 = Α (1 ... 2.5) / ν with the relative movement of the laser beam and refrigerant at a rate of ν. In any case, the refrigerant is supplied to the heating zone following the laser beam.

Ниже приведены конкретные примеры резки пластин из кварцевого стекла в соответствии с предложенным способом.The following are specific examples of cutting quartz glass plates in accordance with the proposed method.

Пример 1. Для ЛУТ кварцевого стекла использовался пучок круглого сечения диаметром 2А=4,0 мм. Образцом была пластина кварцевого стекла толщиной 5 мм. Использовался СО2-лазер с длиной волны излучения λ=10,6 мкм и мощностью излучения Р=40 Вт. Термораскалывание пластины осуществлялось следующим образом. Включалось перемещение пластины со скоростью 4 мм/с и одновременно включался затвор подачи лазерного излучения на край пластины. Через 1 с после начала движения пластины включался механизм нанесения надреза, выполненного в виде электромагнита с закрепленной алмазной пирамидкой. При коротком воздействии алмазной пирамидки на краю пластины наносился надрез (царапина) длиной 0,5 мм. Царапина была нанесена сразу вслед лазерному пучку. Одновременно с нанесением надреза включалась подача хладагента в виде воздушно-водяной смеси, подаваемой с помощью форсунки. При термораскалывании со скоростью ν=4 мм/с образовывалась микротрещина глубиной 140 мкм. При увеличении мощности лазерного излучения до Р=50 Вт скорость термораскалывания повышалась до ν=5 мм/с, т.е. пропорционально увеличению мощности.Example 1. For LUT quartz glass, a circular beam with a diameter of 2A = 4.0 mm was used. The sample was a 5 mm thick quartz glass plate. We used a CO 2 laser with a radiation wavelength of λ = 10.6 μm and a radiation power of P = 40 W. Thermal cracking of the plate was carried out as follows. The movement of the plate at a speed of 4 mm / s was turned on, and at the same time, the shutter for supplying laser radiation to the edge of the plate was turned on. 1 s after the start of the plate movement, the notch deposition mechanism was activated, made in the form of an electromagnet with a fixed diamond pyramid. With a short exposure to the diamond pyramid, an incision (scratch) of 0.5 mm in length was applied to the edge of the plate. The scratch was applied immediately after the laser beam. At the same time as the notch was applied, the supply of refrigerant in the form of an air-water mixture supplied with the nozzle was switched on. Upon thermal cracking at a speed of ν = 4 mm / s, a microcrack with a depth of 140 μm was formed. With an increase in the laser radiation power to P = 50 W, the thermal cracking rate increased to ν = 5 mm / s, i.e. in proportion to the increase in power.

Другие примеры лазерного термораскалывания кварцевой пластины приведены в таблице. В ней приведены режимы и результаты лазерного термораскалывания пластины из кварцевого стекла толщиной 5 мм с помощью лазерного излучения СО2-лазера мощностью 40 и 50 Вт, сфокусированного на поверхность заготовки в виде круглого и эллиптического пучков.Other examples of laser thermal cracking of a quartz plate are given in the table. It presents the modes and results of laser thermal cracking of a 5 mm thick quartz glass plate using laser radiation of a 40 and 50 W CO 2 laser focused on the surface of the workpiece in the form of round and elliptical beams.

- 2 021127- 2 021127

№ п/п No. p / p Задержка надреза ί, сек Notch delay ί, sec Скорость перемещения V, мм/с Travel speed V, mm / s Размер пучка» мм Beam Size "mm Мощность излучения, Вт Power radiation Tue Повторяемость процесса, % Repeatability process % 1*. one*. 0 0 4 4 04 04 40 40 0(реза нет) 0 (no cutting) 2. 2. 0,2 0.2 4 4 04 04 40 40 0(реза нет) 0 (no cutting) 3. 3. 0,25 0.25 4 4 04 04 40 40 20 twenty 4. 4. 0,5 0.5 4 4 04 04 40 40 100 one hundred 5. 5. 1 one 4 4 04 04 40 40 100 one hundred 6. 6. 1,25 1.25 4 4 04 04 40 40 100 one hundred 7. 7. 2 2 4 4 04 04 40 40 10 10 8. 8. 2,5 2,5 4 4 04 04 40 40 0(реза нет) 0 (no cutting) С)» FROM)" 0 0 8 8 6x3 6x3 50 fifty 0(реза нет) 0 (no cutting) 10. 10. 0,5 0.5 8 8 6x3 6x3 50 fifty 100 one hundred 11. eleven. 1 one 8 8 6x3 6x3 50 fifty 100 one hundred 12. 12. 1,5 1,5 8 8 6x3 6x3 50 fifty 0(реза нет) 0 (no cutting)

Примечание: 1* и 9* - режим резки по известному способу (прототипу), т.е. надрез осуществлялся перед началом нагрева заготовки.Note: 1 * and 9 * - cutting mode by a known method (prototype), i.e. an incision was made before heating the workpiece.

Глубина прогрева кварцевой пластины в плоскости, перпендикулярной направлению перемещения пучка, сразу после ее прохождения незначительна. При таких режимах термораскалывания глубина образующейся микротрещины может находиться в пределах 0,1-0,2 мм, так как более глубокие слои стекла прогревались незначительно.The depth of heating of the quartz plate in a plane perpendicular to the direction of movement of the beam immediately after its passage is negligible. Under such thermal cracking conditions, the depth of the resulting microcrack can be in the range 0.1–0.2 mm, since the deeper layers of the glass warmed slightly.

Для лазерного термораскалывания кварцевого стекла с подачей хладагента основными факторами, влияющими на его режимы, являются скорость относительного перемещения лазерного источника и материала и мощность лазерного излучении. На фиг. 4 показана зависимость скорости ν термораскалывания кварцевого стекла толщиной 6 мм от мощности лазерного излучения Р. Как следует из приведенного графика, скорость термораскалывания кварцевого стекла линейно зависит от мощности лазерного излучения при заданной толщине пластины.For laser thermal cracking of quartz glass with a supply of refrigerant, the main factors affecting its regimes are the relative velocity of the laser source and material and the power of the laser radiation. In FIG. Figure 4 shows the dependence of the thermal cracking speed ν of quartz glass 6 mm thick on the laser radiation power P. As follows from the graph, the thermal cracking speed of quartz glass linearly depends on the laser radiation power for a given plate thickness.

Связь глубины микротрещины с толщиной кварцевой пластины определяет усилие, необходимое для ее последующего разламывания относительно линии реза. Поэтому глубина микротрещины относится к одному из важнейших параметров процесса лазерного управляемого термораскалывания кварцевого стекла. На фиг. 5 показана зависимость глубины разделяющей трещины δ от мощности лазерного излучения Р при толщине кварцевого стекла 6 и 3 мм. Как следует из приведенного графика, изменение глубины трещины δ происходит более резко у кварцевых образцов большей толщины.The relationship between the depth of the microcrack and the thickness of the quartz plate determines the force required for its subsequent breaking along the cutting line. Therefore, the depth of microcracks is one of the most important parameters of the process of laser controlled thermal cracking of quartz glass. In FIG. Figure 5 shows the dependence of the depth of the separating crack δ on the laser radiation power P at a silica glass thickness of 6 and 3 mm. As follows from the graph, the change in the depth of the crack δ occurs more sharply in quartz samples of a larger thickness.

Как следует из приведенных данных, глубиной трещины для кварцевого стекла заданной толщины можно управлять в широких пределах, варьируя мощность лазерного излучения и скорость относительного перемещения образца и пучка. В частности, изменяя мощность лазерного излучения от 50 до 100 Вт можно изменять глубину разделяющей микротрещины от 0,1 до 0,6 мм. Глубина разделяющей микротрещины также увеличивается при уменьшении скорости перемещения при ЛУТ.As follows from the data presented, the crack depth for quartz glass of a given thickness can be controlled over a wide range by varying the laser radiation power and the relative velocity of the sample and beam. In particular, by changing the laser radiation power from 50 to 100 W, it is possible to change the depth of the separating microcracks from 0.1 to 0.6 mm. The depth of the separating microcracks also increases with a decrease in the speed of movement during LUT.

Настоящее изобретение может быть использовано в различных областях техники для высокоточной и высокопроизводительной резки не только листовых термостойких материалов, но и трубчатых изделий, в том числе кварцевых пластин и кварцевых труб любого размера и номинала.The present invention can be used in various fields of technology for high-precision and high-performance cutting of not only heat-resistant sheet materials, but also tubular products, including quartz plates and quartz tubes of any size and rating.

Таким образом, в данном изобретении решена задача по расширению возможностей способа резки хрупких неметаллических материалов по отношению к известному изобретению за счет возможности осуществления резки кварцевого стекла и других хрупких термостойких материалов.Thus, this invention solves the problem of expanding the capabilities of the method of cutting brittle non-metallic materials with respect to the known invention due to the possibility of cutting quartz glass and other brittle heat-resistant materials.

Claims (1)

Способ резки заготовки из хрупкого неметаллического материала, в частности кварцевого стекла, включающий нанесение локального надреза на краю заготовки, нагрев линии реза лазерным пучком и последующее охлаждение зоны нагрева с помощью хладагента при относительном перемещении пластины и лазерного пучка с хладагентом, при этом нанесение локального надреза осуществляют в зоне воздействия лазерного пучка или сразу за этой зоной, причем нанесение надреза осуществляют при относительном перемещении заготовки со скоростью ν с временной задержкой 1 по отношению к началу нагрева материала лазерным пучком, которая определяется равенством /=Ч*А/р.A method of cutting a workpiece from brittle non-metallic material, in particular quartz glass, comprising applying a local cut on the edge of the workpiece, heating the cut line with a laser beam and then cooling the heating zone with a refrigerant with relative movement of the plate and the laser beam with refrigerant, while applying a local cut is carried out in the zone of exposure to the laser beam or immediately after this zone, and the notching is carried out with the relative movement of the workpiece with a speed of ν with a temporary hold 1 in relation to the beginning of heating the material with a laser beam, which is determined by the equality / = H * A / p. где А - половина продольного размера эллиптического пучка или радиус круглого пучка, к принимает значения в диапазоне от 1 до 2,5.where A is half the longitudinal dimension of the elliptical beam or the radius of the round beam, k takes values in the range from 1 to 2.5.
EA201201267A 2012-03-28 2012-10-08 Method of cutting fragile nonmetallic materials EA021127B1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012111728/03A RU2494051C1 (en) 2012-03-28 2012-03-28 Method of cutting fragile nonmetallic materials

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201201267A1 EA201201267A1 (en) 2013-09-30
EA021127B1 true EA021127B1 (en) 2015-04-30

Family

ID=49232861

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201201267A EA021127B1 (en) 2012-03-28 2012-10-08 Method of cutting fragile nonmetallic materials

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA021127B1 (en)
RU (1) RU2494051C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2020133C1 (en) * 1991-04-29 1994-09-30 Ганюченко Владимир Михайлович Method of laser cutting of quartz glass
US6552301B2 (en) * 2000-01-25 2003-04-22 Peter R. Herman Burst-ultrafast laser machining method
RU2333163C1 (en) * 2007-07-09 2008-09-10 Владимир Степанович Кондратенко Method of brittle nonmetalie materials cutting (versions)
WO2011066337A2 (en) * 2009-11-30 2011-06-03 Corning Incorporated Methods for laser scribing and separating glass substrates
EP2340911A1 (en) * 2009-12-25 2011-07-06 Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. Laser processing method of a workpiece by forming division originating points inthere, dividing method for a workpiece, and laser processing apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2020133C1 (en) * 1991-04-29 1994-09-30 Ганюченко Владимир Михайлович Method of laser cutting of quartz glass
US6552301B2 (en) * 2000-01-25 2003-04-22 Peter R. Herman Burst-ultrafast laser machining method
RU2333163C1 (en) * 2007-07-09 2008-09-10 Владимир Степанович Кондратенко Method of brittle nonmetalie materials cutting (versions)
WO2011066337A2 (en) * 2009-11-30 2011-06-03 Corning Incorporated Methods for laser scribing and separating glass substrates
EP2340911A1 (en) * 2009-12-25 2011-07-06 Mitsuboshi Diamond Industrial Co., Ltd. Laser processing method of a workpiece by forming division originating points inthere, dividing method for a workpiece, and laser processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
RU2494051C1 (en) 2013-09-27
EA201201267A1 (en) 2013-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nisar et al. Laser glass cutting techniques—A review
TWI587956B (en) Method of closed form release for brittle materials using burst ultrafast laser pulses
CN104339083B (en) The method and apparatus of laser filament non-ablative optoacoustic compression process in transparent material
TWI490179B (en) Methods for laser cutting glass substrates
JP4741795B2 (en) Method and apparatus for increasing material removal rate in laser processing
Rihakova et al. Laser micromachining of glass, silicon, and ceramics
US10597321B2 (en) Edge chamfering methods
TWI529022B (en) Methods for laser scribing and breaking thin glass
TW201228960A (en) Methods of separating strengthened glass substrates
WO2015095090A1 (en) Method of laser cutting a sapphire substrate by lasers and an article comprising sapphire with edge having series of defects
TW201410625A (en) Methods of cutting glass using a laser
JPH11511385A (en) Method and apparatus for separating fragile materials
Jiao et al. Cutting glass substrates with dual-laser beams
CN110303257A (en) A kind of laser compound cuts separate the method and device of transparent fragile material
Kuo et al. Laser cleaving on glass sheets with multiple laser beams
Yan et al. Micro and nanoscale laser processing of hard brittle materials
Yan et al. CO 2 laser high-speed crack-free cutting of thick-section alumina based on close-piercing lapping technique
RU2494051C1 (en) Method of cutting fragile nonmetallic materials
Hu et al. Femtosecond laser modification combined with chemical etching to achieve high-quality cutting of millimeter-thick fused silica
JP2007508157A (en) Method for separating flat ceramic workpieces by calculated radiation spot length
Ji et al. Research progress of ultrafast laser industrial applications based on filamentation
RU2237622C2 (en) Method for cutting of frangible non-metallic materials
RU2677519C1 (en) Method of cutting glass
Kagiri et al. Overview of the Modeling and Simulation of Laser Machining of Glass
WO2024039266A2 (en) Method and device for processing brittle transparent and semi-transparent materials

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG TJ TM RU