一种超厚水晶玻璃的切割方法与流程

本发明涉及玻璃切割领域，特别涉及一种超厚水晶玻璃的切割方法。

背景技术：

1、水晶玻璃属于一种特殊的玻璃，它是由高铅或其他金属氧化物添加到二氧化硅熔融混合物中制成的；相对于普通玻璃，水晶玻璃拥有更高的密度、硬度以及更好的光学性能；传统的水晶玻璃切割工艺包括刀轮切割和研磨切割两种加工方法，但这两种方法进行划刻和切割都属于机械切割工艺，容易导致玻璃产生碎屑和微裂痕，影响切割效果；因此市场上出现了使用激光切割各种玻璃的工艺，这种切割工艺利用能量密度极高的激光对各个种类的超厚玻璃进行逐层切割，提升了各种玻璃切割的质量和效率，但其切割工艺仍旧存在缺陷。

2、例如在公告号为cn111302613的玻璃切割方法的专利中，其利用激光切割头聚焦而成的激光束对超厚玻璃从上往下进行逐层切割，直至将玻璃完全切透；该玻璃切割方法适用范围广，可切割多种玻璃，如1-20mm的非钢化玻璃；但这种切割方法用在切割水晶玻璃时，由于水晶玻璃的热膨胀系数、导热性和熔点与普通玻璃不同，在激光切割过程中可能导致在切割边缘形成更复杂的热影响区，如裂纹、毛边、熔渣等，影响切割效果。

3、如图3-4所示，当激光切割导致的裂纹、毛边、熔渣出现时，水晶玻璃的切割痕迹处会产生微小的不透光区s，该不透光区s会在水晶玻璃内部扩散，使切割痕迹处的水晶玻璃产生不透光现象，如果依照该专利中的方法再次进行二次切割，容易导致部分激光无法穿过不透光区，进而影响切割效果；随着水晶玻璃厚度增加并超过20mm时，多次切割形成的不透光区s向下延伸的面积也会增加，这显然增大了水晶玻璃的切割难度，影响了水晶玻璃切割的质量和效率。。

技术实现思路

1、为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供了一种超厚水晶玻璃的切割方法，先使激光束穿透水晶玻璃后聚焦在水晶玻璃下表面后，再对水晶玻璃进行逐层切割，整个切割过程中，将切割水晶玻璃形成的不透光区始终限定在水晶玻璃下端，提升了水晶玻璃切割的效率与质量。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、一种超厚水晶玻璃的切割方法，包括以下步骤：

4、 s1：预置激光切割机与水晶玻璃；将水晶玻璃放置在水平的工作台面上，并调整激光切割机与工作平台的相对位置，使激光切割机的贝塞尔光束切割头和激光源依次处于水晶玻璃上方；

5、s2：激光整形；将激光源出射的高斯激光束按预定路径照射至贝塞尔束激光切割头进行激光整形，从而使整形而成的贝塞尔激光束穿过水晶玻璃上表面后，在水晶玻璃的下表面处聚焦为具有高能量密度的丝状光斑；

6、s3：初步切割；启动激光切割机，使贝塞尔光束切割头带动丝状光斑按预定路径移动，从而在水晶玻璃底部形成第一切割层；

7、s4：进一步切割；下降工作台或上升贝塞尔束激光切割头，使贝塞尔激光束聚焦位置上升第一切割层上端后重复步骤s3，从而形成与第一切割层上下贯通的第二切割层；

8、s5：重复步骤s4；以此类推，直至整块水晶玻璃被切透。

9、作为优选，在步骤s2中，贝塞尔束激光切割头上方具有反射镜组件，高斯激光束沿水平方向出射至反射镜组件后，由反射镜组件向下反射至贝塞尔束激光切割头；反射镜组件可以改变高斯激光束的水平出射方向，使高斯激光束被顺利反射至贝塞尔光束切割头。

10、作为优选，在步骤s2中，反射镜组件转动设置在贝塞尔光束切割头上方，并可通过自身转动改变高斯激光束向下入射的角度；反射镜组件的转动设计可以使高斯激光束倾斜入射贝塞尔光束切割头后整形为出射角度可调的贝塞尔激光束，便于贝塞尔激光束调节丝状光斑的位置，以抵消水晶玻璃折射对贝塞尔激光束的影响，使切割位置更加精准。

11、作为优选，在步骤s2中，丝状光斑的长度范围为10mm-13mm；该长度范围可以保证激光在水晶玻璃下表面进行初次切割时有足够的切割深度，可减少水晶玻璃重复切割的次数，提高了水晶玻璃的切割效率。

12、作为优选，在步骤s2中，高斯激光束的单脉冲能量范围为3.5mj；激光脉冲能量是指激光束在极短时间内释放的能量，3.5mj的单脉冲能量可以提供足够的切割能量，使水晶玻璃被迅速切透。

13、作为优选，在步骤s2中，高斯激光束的光束质量m²＜1.2；激光的光束质量越高，激光束越容易聚焦，且聚焦的光斑直径越小，更有利于下一步整形和水晶玻璃切割，即该光束质量参数的限定使本切割方法可进行更微小尺寸的水晶玻璃切割，灵活性高，在降低成本的同时大幅提高了工件良率及加工效率。

14、作为优选，在步骤s2中，高斯激光束的脉冲宽度范围为1ps-10ps；激光脉冲能量转移到材料电子能量的转移时间是电子-声子弛豫时间，其典型值为1ps-10ps，当激光束脉冲宽度介于典型值之间，就可有效避免激光线性吸收、能量转移和扩散，使水晶玻璃表面材料快速达到等离子态蒸发，从而完成切割。

15、作为优选，在步骤s2中，高斯激光束的功率稳定性和脉冲稳定性均小于0.2%rms；激光的高稳定性，可以保证切割水晶玻璃过程中切割点的脉冲覆盖稳定性，从而让切割口的品质一致性高。

16、采用了上述技术方案的本发明的原理与有益效果是：

17、本发明提供了一种超厚水晶玻璃的切割方法，先使激光束穿透水晶玻璃后聚焦在水晶玻璃下表面后形成高能量密度的丝状光斑，通过移动切割头完成水晶玻璃底部的第一道切缝后形成第一切割层，之后再通过调节切割头或工作平台的高度对水晶玻璃进行逐层切割，该方法在水晶玻璃全程切割时，将产生的不透光区始终限定在水晶玻璃上端面的下方，使激光可正常穿透水晶玻璃进行切割操作，提高了切割效率与质量。

技术特征：

1.一种超厚水晶玻璃的切割方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种超厚水晶玻璃的切割方法，其特征在于：在步骤s2中，贝塞尔束激光切割头（3）上方具有反射镜组件（2），高斯激光束（11）沿水平方向出射至反射镜组件（2）后，由反射镜组件（2）向下反射至贝塞尔光束切割头（3）。

3.根据权利要求2所述的一种超厚水晶玻璃的切割方法，其特征在于：在步骤s2中，反射镜组件（2）转动设置在贝塞尔束激光切割头（3）上方，并可通过自身转动改变高斯激光束（11）向下入射的角度。

4.根据权利要求1所述的一种超厚水晶玻璃的切割方法，其特征在于：在步骤s2中，丝状光斑（32）的长度范围为10mm-13mm。

5.根据权利要求1所述的一种超厚水晶玻璃的切割方法，其特征在于：在步骤s2中，高斯激光束（11）的单脉冲能量范围为3.5mj。

6.根据权利要求1所述的一种超厚水晶玻璃的切割方法，其特征在于：在步骤s2中，高斯激光束（11）的光束质量m²＜1.2。

7.根据权利要求1所述的一种超厚水晶玻璃的切割方法，其特征在于：在步骤s2中，高斯激光束（11）的脉冲宽度范围为1ps-10ps。

8.根据权利要求1所述的一种超厚水晶玻璃的切割方法，其特征在于：在步骤s2中，高斯激光束（11）的功率稳定性和脉冲稳定性均小于0.2%rms。

技术总结本发明提供了一种超厚水晶玻璃的切割方法，先使高斯激光束穿过贝塞尔激光切割头后整形为贝塞尔激光束，再使贝塞尔激光束穿透玻璃后在玻璃下表面聚焦为高能密度的丝状光斑，之后再对玻璃进行逐层切割，整个切割过程中，该方法将切割玻璃形成的不透光区始终限定在玻璃下端，避免出现激光切割光束无法穿透不透光区的现象，提升了玻璃切割的效率与质量。技术研发人员：王佳辉,卢巍受保护的技术使用者：浙江圣石激光科技股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11