用于加工脆性硬质材料的方法与流程

文档序号:25998926发布日期:2021-07-23 21:14阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于分离加工脆性硬质材料的方法,其中用激光束(3)照射由脆性硬质材料制成的工件(1)的表面,其中,所述激光束(3)的波长选择为使得光在所述工件(1)的表面(5)处被吸收,使得所述工件(1)在表面(5)处被加热,并且在从所述工件(1)的表面(5)到内部的方向上形成温度梯度,其中,在所述工件(1)的表面(5)上引导激光束(3),并且其中,沿所述表面(5)在照射区域(7)和相邻的未照射区域(9)之间形成另一温度梯度,其中,两个温度梯度共同作用,使得由于由温度梯度引起的热机械应力,所述工件在表面(5)下分开并且所述工件(1)的部分(11)特别是以碎片形式分离。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,由玻璃或玻璃陶瓷制成的工件(1)被加工;

优选地,被加工的工件(1)的材料具有以下特性之一:

-所述工件是热膨胀系数α20-600为最高2·10-6k-1的玻璃陶瓷,

-所述工件是热钢化的玻璃。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述工件(1)具有边缘(13),其中,沿所述边缘(13)引导激光束(3),使得当去除部分(11)时在所述边缘(13)处形成倒角(15);

优选地,

-在由脆性硬质材料制成的元件(2)的体积中沿分离线产生彼此相邻的丝状损伤(25),

-通过超短脉冲激光器(31)的激光脉冲引入所述丝状损伤(25),所述元件(2)的材料对于所述激光脉冲是透明的,

-在所述元件(2)上沿分离线(34)依次相邻地引入所述激光脉冲的入射点,

-在引入所述丝状损伤(25)后,将所述元件(2)在分离线处的彼此相邻的丝状损伤(25)处分离,从而沿所述分离线(34)产生具有边缘(13)的工件(1),和

-然后在所述边缘(13)处引入倒角(15)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述激光束适用至少一个以下特征:

-所述激光束(3)具有至少4.5μm的波长,

-所述激光束(3)由co2激光器或co激光器产生,

-所述激光束(3)具有1mm至15mm、优选地5mm至15mm的直径。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述激光束(3)以5mm/s至500mm/s、优选地5mm/s至150mm/s、特别优选地5mm/s至50mm/s的速度沿碎片去除的传播方向在所述工件(1)上运动。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述激光束(3)以具有振荡运动分量的运动模式在所述表面(5)上移动;

优选地,所述激光束(3)沿第一方向在所述工件(1)上连续地运动,并且所述激光束(3)在与所述第一方向垂直的方向上进行振荡运动。

7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于至少一个以下特征:

-在所述振荡运动分量回转时以恒定的速度引导所述激光束,

-所述激光束(3)的运动的振荡运动分量的两个相反方向以不同的速度行进,

-振荡的振幅为所述激光束(3)的光束直径的至多1.5倍。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,去除位置和照射位置是局部偏移的,使得在所述激光束(3)通过该位置之后才在特定去除位置发生所述部分(11)的去除。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,用激光束(3)照射所述工件(1),所述激光束具有光束轮廓(17),所述光束轮廓具有在光束方向的横向上变化的光强度,特别是具有光强度的局部最小值(19)的光束轮廓(17),其中,部分(11)被去除,所述部分的局部厚度对应于所述激光束(3)的局部光强度。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,所述工件(1)的边缘(13)在其整个宽度上由所述激光束(3)加热,并且部分(11)以具有所述边缘(13)的宽度的条带形式从所述工件(1)去除。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,用激光束(3)照射所述工件(1)的边缘(13),所述激光束(3)在所述工件(1)的表面上具有这样的强度分布,使得通过去除部分(11)获得具有圆形轮廓的边缘(13)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,对所述脆性硬质材料进行加热并且随后在最多两秒、优选地最多一秒内将所述表面的被激光束扫过的位置冷却到比在加热之前的温度高至多20℃的温度。

13.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在所述工件(1)的表面(6)上引导所述激光束(3),并且通过去除所述部分(11)在所述表面(6)中产生凹槽(21)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,在用所述激光束照射之前将所述工件(1)加热到至少100℃的温度、优选地至少200℃的温度。

15.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,所述激光束以0°至90°的角度碰撞所述边缘。

16.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其中,具有对称强度分布的激光束偏移窄侧的中心碰撞所述边缘。

17.一种由脆性硬质材料制成的板状工件(1),所述工件具有两个相对的侧面(6)和形成所述工件(1)的边缘的边缘(13),其中,所述边缘(13)的表面具有比所述侧面(6)的表面更大的粗糙度,其中,从所述边缘(13)到至少一个侧面(6)的过渡由倒角(15)形成,其中,从在所述倒角(15)和所述边缘(13)之间的边缘线(14)开始的瓦纳线(27)在所述倒角(15)的表面中延伸,所述瓦纳线与所述边缘线(14)之间形成小于20°的角度。

18.根据权利要求17所述的工件(1),其特征在于,所述倒角(15)的轮廓具有凹的走向,其中,与直线轮廓的最大偏差优选地小于10μm。


技术总结
一种用于分离加工脆性硬质材料的方法,其中用激光束(3)照射由脆性硬质材料制成的工件(1)的表面,激光束(3)的波长选择为使得光在工件(1)的表面(5)处被吸收,从而工件(1)在表面(5)处被加热并且在从工件(1)的表面(5)到内部的方向上形成温度梯度,其中,在工件(1)的表面(5)上引导激光束(3),并且其中,沿表面(5)在照射区域(7)和相邻的未照射区域(9)之间形成另一温度梯度,其中,两个温度梯度共同作用,使得由于由温度梯度引起的热机械应力,工件在表面(5)下分开并且工件(1)的部分(11)特别是以碎片形式分离。

技术研发人员:B·汉兹格尔;A·阿尔祖海里;A·奥特纳;A·科格鲍尔;I·阿德里安
受保护的技术使用者:肖特股份有限公司
技术研发日:2020.12.25
技术公布日:2021.07.23
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