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蓝宝石激光切割机的注意事项

日期:2019-11-12    来源:Beyondlaser

       蓝宝石激光切割机是一种高速度、高质量的切割方法,对蓝宝石晶片进行切割,不仅具有加工速度快、切口质量好的特点,并且可以对任意图形进行切割。而蓝宝石材料是硬脆性材料,一般的机械加工会使蓝宝石易产生裂纹、碎片、分层、崩边、边缘破裂和刀具易磨损等缺陷,又由于蓝宝石化学稳定性较好,使得传统的化学加工方法对其难以加工。所以,蓝宝石激光切割机的出现尤为重要。

       因为蓝宝石的独特性,当我们操作蓝宝石激光切割机的时候,我们也应该注意的问题也会更多,下面进行一组试验,来鉴别蓝宝石激光切割机的注意事项:

       首先,QCW切割蓝宝石原理如下图所示,激光经过光纤传导到准直镜后通过聚焦镜,最终在焦平面获得聚焦光斑后作用于蓝宝石表面实现切割;自动控制系统控制移动平台能在X,Y方向移动。采用QCW准连续光纤激光器切割光学级蓝宝石基片,厚度为0.52mm、直径为5mm。

       应用脉宽为0.15~0.18 ms、波长为1064 nm、光斑直径为15μm、重复频率为0~5 kHz、能量密度变化范围为0~2.4 × 105J/cm²、切割速度变化范围为0~50 mm/s。加工采用氮气作为辅助气体,喷嘴直径为0.5-1 mm。


       起刀线位置选择:首先要在蓝宝石切割软件中将起刀线的位置设置好,我们通过改变角度Θ(起刀线与材料边缘的角度)来改变起刀线的位置。并观察和分析起刀线位置对切割质量的影响Θ。依次选取15°、30°、45°、60°、75°和90°进行试验,起刀线的长度为0.3mm。

       切割结果及分析:最终的切割样件照片可以看出:1. 显微镜上看切割后的蓝宝石边缘光滑、基本无挂渣、无毛刺;2. 切割面几乎无坡度,锥度在100以内;3. 蓝宝石正面切割边缘效果较好,崩边尺寸的崩变量较背面崩边尺寸小,背面崩边量也控制在10μm以下。

        所以,影响蓝宝石崩边量的一个很重要的因素为激光能量密度,激光能量密度越大,蓝宝石背面的崩边现象越明显,崩边尺寸越大,所以在保证蓝宝石能被切穿的同时降低激光功率对蓝宝石背面崩边情况有一定改善,但是能量越小在背面存在的挂渣就越严重,且不易清除。若适当增大激光能量可使得蓝宝石背面熔融材料成为粉末状,从而可以改变蓝宝石背面切割效果。

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