Метод за лазерно рязане на стъкло
Притежатели на патента RU 2574634:
Изобретението се отнася до метод за лазерно рязане на крехки прозрачни неметални материали, като стъкло, и може да се използва в стъкларската, авиационната, автомобилната и други индустрии. Същността на изобретението се състои във факта, че материалът, който трябва да се отдели, е изложен на два лъча от слабо поглъщащо лазерно лъчение (директно и отразено от огледалото, разположено под материала, който ще се реже), които са насочени към обекта, който се обработва при ъгъл от 0,5-20 °. В резултат на това участъкът на среза по метода на лазерно контролирано термично разделяне (LUT) представлява прекъсната линия, вписана в полукръг. По този начин методът позволява лазерно рязане на стъкло, за да се получи изпъкнала или вдлъбната форма на напречното сечение на края, а на изпъкналия край няма остри ръбове. 1 wp f-кристали, 6 dwg., 5 ав.
Изобретението се отнася до метод за лазерно рязане на крехки прозрачни неметални материали, като стъкло, чрез фокусирано лазерно лъчение и може да се използва в стъкларската, авиационната, автомобилната и други индустрии.
Известният метод за лазерно рязане на стъкло с лъч неодимов (YAG) лазер [1], чието излъчване се абсорбира слабо в силикатно стъкло. В този случай меден рефлектор се намира под нарязания материал. В този случай материалът се отделя с висока точност, без допълнително счупване и с добро качество на ръба, чиято равнина е перпендикулярна на равнината на стъклото.
Обаче рязането на материала може да се извърши само ако материалът, който ще се реже, се движи, което налага значителни ограничения върху размера на материала, който ще се реже, и в резултат на това върху ограничението на скоростта на рязане.
Недостатъкът на този метод е, че ръбът на стъклото след рязане изисква допълнителна операция на затъпяване. Освен това обработката на ръба за триизмерни (3D) продукти по този начин е изключително трудна.
Известният метод за лазерно притъпяване на стъклени ръбове чрез топенето им с лазерен лъч, насочен към ръба, с относително движение на стъклото и лазерния лъч [2].
Недостатъкът на този метод е неравномерното охлаждане на ръба на стъклото, което води до появата на топлинни напрежения, които трябва да бъдат отстранени чрез термично отгряване.
В допълнение, в равнината на стъклото в близост до крайния край се образуват "възли", които увеличават дебелината на крайната повърхност, което в някои случаи е неприемливо.
Съществува и начин за премахване на ръбовете на стъклото с помощта на термично разцепване с контролирано лазерно управление (LUT) [3]. В този случай фокусиран СО2 лазерен лъч, движещ се спрямо стъклото, е насочен към ръба. В този случай не се изисква термично отгряване, тъй като след LUT няма значителни напрежения в стъклото.
Доста строги изисквания за прецизно фокусиране на лазерното лъчение върху ръба на стъклото създават големи технически затруднения.
При този метод чиповете често се прекъсват и процесът на затъмняване на ръбовете се прекратява, а освен това технологията за лазерна обработка на ръбове за продукти с триизмерна конфигурация (3D) по този метод е свързана с големи технически трудности.
Най-близък до заявения метод е методът за рязане на прозрачни чупливи неметални материали, като стъкло [4]. Рязането се извършва чрез фокусиран лазерен лъч с многократното му преминаване през материала, който се отделя чрез използване на две сферични огледала, разположени от противоположните страни, които са свързани помежду си чрез диелектричен материал в една система с помощта на магнит или електромагнит. Разстоянието между фокусите на огледалата се променя в зависимост от дебелината на материала, който се отделя чрез преместване на долното огледало.
Това изобретение позволява в целия диапазон от дебелини на нарязания материал, например стъкло с дебелина 0,1-30 мм, да се получи висока точност на рязане до 50 микрона, високо качество (до 12 клас на чистота) на повърхностите до да бъдат разделени във всички секции на нарязания материал, както в твърдото, така и по краищата му.
Краищата с този метод на рязане обаче имат плоска повърхност и недостатъчно притъпени ръбове, изискващи допълнителна обработка на ръбовете.