硬脆材料的超快光纤激光加工

时间: 2020-11-10

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       超快激光的加工工艺在物理机理上与传统 的加工方法完全不同,是一种全新的激光加工工艺。这是由于超快激光的超快脉冲时间和超 高峰值功率的特性。应用超快激光进行材料加工时,高峰值光强和极短持续时间的光脉冲与物质相互作用,使得光脉冲的能量以极快的速度注入到很小的作用区域,瞬间的高能量密度 沉积将使电子的吸收和运动方式发生变化,避免了激光线性吸收而导致能量的转移和扩散等 影响,从而在根本上改变了激光与物质相互作 用的方式。这使超快激光加工具有超高精度和 超高空间分辨率,并且是具备广泛的材料适应 性的非热熔处理过程,开创了激光加工的崭新 领域。现在超快激光技术已经为多个行业领域认可和接受,如 3C 产品领域、传感器及半导体领域等。 

玻璃切割   

       如今的玻璃切割已呈现多样化要求,客户 不仅要求切割直线,还要求切割各种曲线等复 杂形状,而玻璃材料却越来越薄,甚至有双层 玻璃,同时玻璃的硬度较高,如蓝宝石和强化 玻璃。 现有的玻璃切割技术和工艺在加工质量、 成本和效率方面有许多限制。当使用刀具切割 玻璃之后,玻璃边缘会形成裂纹,影响产品的 品质,因此还需要对加工后的玻璃边缘进行研 磨和抛光,且加工的工序多。使用刀具对具有 高硬度的强化玻璃和蓝宝石进行切割,刀具的 损耗非常高,由此带来较高的加工成本。   

       相对于机械刀具切割,传统的激光消融方 式切割玻璃的工艺,在精度、质量以及加工的 灵活性方面有很大提高,但这种切割工艺需要 多次扫描,加工速度较慢,效率较低。

      “超快激光 + 光束整形技术”是目前更为 先进的激光玻璃切割工艺。当激光光束被聚焦 于玻璃内部,脉冲激光束能够沿着设定的切割 线,改性一个狭窄的区域。随后,玻璃会沿着 这个由激光产生的、特定的狭窄改性区而断裂。 无论是直线切割还是曲线切割,这种方法都能 获得光滑的切割表面,无微裂纹,切割精度高。 而且这种切割工艺可以一次切开玻璃,提高了 玻璃加工精度和质量,速度快,生产效率高。 

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       目前广泛使用的手机显示屏多为 LCD 液晶 屏。LCD 一般分为 3 层,即上下两层玻璃,中 间有一层液晶。 “超快激光 + 光束整形技术” 加工工艺,同时配合视觉定位技术,可以切割LCD 多余的玻璃而不伤及液晶, 图 2 所示为切 割后的 LCD 屏的截面放大图。

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       蓝宝石是仅次于钻石、硬度第二的材料。图 3 中显示的蓝宝石厚度为 0.27 mm。




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