СПОСОБ РЕЗКИ ХРУПКИХ НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ (ВАРИАНТ) И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ (ВАРИАНТ)

-5
-2
1. Способ резки хрупких неметаллических материалов, включающий нагрев материала на линии реза пучком излучения лазера среднего инфракрасного диапазона, локальное охлаждение участка на линии реза с помощью хладагента при относительном перемещении участка локального нагрева и, по крайней мере, хладагента, отличающийся тем, что на поверхность материала дополнительно локально воздействуют пучком излучения импульсного лазера среднего инфракрасного диапазона с длительностью импульса излучения от 10 до 10 с.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев осуществляют лазерным пучком импульсно-периодического лазера.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев осуществляют лазером с длиной волн от 3 до 7 мкм.
3
5
2
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев осуществляют лазером с плотностью мощности излучения от 10 до 10 Вт/см.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что длина волны импульсного лазера составляет от 3 до 7 мкм.
3
2
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что плотность энергии излучения импульсного лазера составляет от 10 до 10 Дж/см.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что пучком импульсного лазера локально воздействуют от 1 до 10 раз.
8. Способ по п.1, отличающийся тем, что начало нагрева осуществляют с задержкой от 0,01 до 0,1 с после воздействия импульсным лазером.
-4
-3
9. Способ резки хрупких неметаллических материалов, включающий локальное воздействие на линии реза пучком излучения лазера среднего инфракрасного излучения, локальное охлаждение участка на линии реза с помощью хладагента при относительном перемещении участка локального нагрева и, по крайней мере, хладагента, отличающийся тем, что локальное воздействие на линии реза осуществляют пучком излучения импульсно-периодического лазера среднего инфракрасного диапазона, варьируют энергию и длительность импульсов излучения, при этом в разрезаемом материале сначала создают микродефект при воздействии импульсами излучения с длительностью от 10 до 10 с и энергией от 0,01 до 10 Дж, следующими с частотой не более 5 Гц, а затем микродефект преобразуют в управляемую трещину путем увеличения частоты следования импульсов до значения от 1 до 50 кГц при средней мощности от 10 до 300 Вт.
10. Способ по п.9, отличающийся тем, что воздействуют пучком излучения импульсно-периодического лазера с длиной волны от 3 до 7 мкм.
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что воздействуют пучком излучения лазера на парах Sr.
12. Устройство для резки хрупких неметаллических материалов, содержащее лазер для нагрева разрезаемого материала, излучающий в среднем инфракрасном диапазоне, на оптической оси которого установлена оптическая фокусирующая система, формирующая лазерный пучок на поверхности разрезаемого материала в зоне резки, механизм подачи хладагента, расположенный в непосредственной близости от зоны резки, средство фиксации разрезаемого материала, средство относительного перемещения разрезаемого материала и систему управления, электрически связанную с лазером, оптической фокусирующей системой, механизмом подачи хладагента, средствами фиксации и относительного перемещения разрезаемого материала, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит импульсный лазер, излучающий в среднем инфракрасном диапазоне, а оптическая фокусирующая система содержит селективный оптический элемент для сведения пучков излучения обоих лазеров в коллинеарный пучок, причем импульсный лазер электрически связан с системой управления.
13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит зеркало, выполненное и установленное с возможностью отражения пучков излучения обоих лазеров после прохождения ими через разрезаемый материал.
14. Устройство для резки хрупких неметаллических материалов, содержащее лазер для нагрева разрезаемого материала, излучающий в среднем инфракрасном диапазоне, на оптической оси которого установлена оптическая фокусирующая система, формирующая лазерный пучок на поверхности разрезаемого материала в зоне резки, механизм подачи хладагента, расположенный в непосредственной близости от зоны резки, средство фиксации разрезаемого материала, средство относительного перемещения разрезаемого материала и систему управления, электрически связанную с лазером, оптической фокусирующей системой, механизмом подачи хладагента, средствами фиксации и относительного перемещения разрезаемого материала, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит импульсный лазер, излучающий в среднем инфракрасном диапазоне, и дополнительную оптическую фокусирующую систему, формирующую импульсный лазерный пучок на поверхности разрезаемого материала, причем импульсный лазер и дополнительная оптическая фокусирующая система электрически связаны с системой управления.
15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что лазерный пучок на поверхности разрезаемого материала имеет форму эллиптического пятна.
16. Устройство по п.14, отличающееся тем, что импульсный лазерный пучок на поверхности разрезаемого материала имеет форму эллиптического пятна.
17. Устройство по п.14, отличающееся тем, что дополнительная оптическая фокусирующая система формирует импульсный лазерный пучок на расстоянии не более 3 мкм от края разрезаемого материала или ранее сделанного реза.
18. Устройство по п.14, отличающееся тем, что оптическая фокусирующая система и дополнительная оптическая фокусирующая система формируют лазерный пучок и импульсный лазерный пучок на поверхности разрезаемого материала в пятна, расположенные на расстоянии не более 0,5 мм друг от друга.
2
19. Устройство по п.14, отличающееся тем, что импульсный лазер выполнен в виде CO лазера.
20. Устройство по п.14, отличающееся тем, что импульсный лазер выполнен в виде Er лазера.
21. Устройство по п.14, отличающееся тем, что импульсный лазер выполнен в виде Nd лазера.
22. Устройство по п.14, отличающееся тем, что лазер выполнен в виде лазера на парах Sr.
23. Устройство по п.14, отличающееся тем, что лазер выполнен в виде СО лазера.
24. Устройство по п.14, отличающееся тем, что механизм подачи хладагента выполнен в виде форсунки с клапанами.
22. Устройство по п.14, отличающееся тем, что средство фиксации разрезаемого материала выполнено в виде вакуумного присоса.
25. Устройство по п.14, отличающееся тем, что средство относительного перемещения разрезаемого материала выполнено в виде двухкоординатного стола на воздушном подвесе с шаговым двигателем.
26. Устройство для резки хрупких неметаллических материалов, содержащее лазер для нагрева разрезаемого материала, излучающий в среднем инфракрасном диапазоне, на оптической оси которого установлена оптическая фокусирующая система, формирующая лазерный пучок на поверхности разрезаемого материала в зоне резки, механизм подачи хладагента, расположенный в непосредственной близости от зоны резки, средство фиксации разрезаемого материала, средство относительного перемещения разрезаемого материала и систему управления, электрически связанную с лазером, оптической фокусирующей системой, механизмом подачи хладагента, средствами фиксации и относительного перемещения разрезаемого материала, отличающееся тем, что оно дополнительно содержит второй лазер для нагрева разрезаемого материала, излучающий в среднем инфракрасном диапазоне, на оптической оси которого установлена вторая оптическая фокусирующая система, формирующая лазерный пучок на противоположной поверхности разрезаемого материала в зоне резки, два импульсных лазера, излучающих в среднем инфракрасном диапазоне, две дополнительные оптические фокусирующие системы, формирующие импульсные лазерные пучки на поверхностях разрезаемого материала, причем второй лазер для нагрева разрезаемого материала, импульсные лазеры и дополнительные оптические фокусирующие системы электрически связаны с системой управления.
27. Устройство по п.26, отличающееся тем, что оба лазера для нагрева разрезаемого материала и соответствующие оптические фокусирующие системы выполнены и установлены с возможностью формирования коллинеарных лазерных пучков.
28. Устройство по п.26, отличающееся тем, что оба импульсных лазера, соответствующие дополнительные оптические фокусирующие системы выполнены и установлены с возможностью формирования коллинеарных импульсных лазерных пучков.
29. Устройство по п.26, отличающееся тем, что дополнительная оптическая фокусирующая система содержит селективный оптический элемент для сведения пучков излучения лазера для нагрева разрезаемого материала и импульсного лазера в коллинеарный пучок.