Вывучэнне сучаснага стану і патэнцыялу лазернай апрацоўкі шкла

Лазерная тэхналогія вытворчасці хутка развівалася за апошняе дзесяцігоддзе, прычым яе асноўным прымяненнем з'яўляецца лазерная апрацоўка металічных матэрыялаў. Лазерная рэзка, лазерная зварка і лазернае плакаванне металаў з'яўляюцца аднымі з найважнейшых працэсаў у лазернай апрацоўцы металаў. Аднак, па меры павелічэння канцэнтрацыі, гамагенізацыя лазернай прадукцыі стала сур'ёзнай, што абмяжоўвае рост рынку лазераў. Такім чынам, каб прарвацца, лазерныя прымяненні павінны пашырыцца ў новых матэрыяльных галінах. Да неметалічных матэрыялаў, прыдатных для лазернага прымянення, адносяцца тканіны, шкло, пластмасы, палімеры, кераміка і іншыя. Кожны матэрыял ужываецца ў розных галінах прамысловасці, але ўжо існуюць развітыя метады апрацоўкі, што робіць лазерную замену няпростай задачай.

Каб увайсці ў поле неметалічных матэрыялаў, неабходна прааналізаваць, ці магчыма ўзаемадзеянне лазера з матэрыялам і ці будуць узнікаць пабочныя рэакцыі. У цяперашні час шкло вылучаецца як важная галіна з высокай дабаўленай вартасцю і патэнцыялам для прымянення ў пакетнай лазернай апрацоўцы.

Вялікая прастора для лазернай рэзкі шкла

Шкло — важны прамысловы матэрыял, які выкарыстоўваецца ў розных галінах прамысловасці, такіх як аўтамабілебудаванне, будаўніцтва, медыцына і электроніка. Яго прымяненне вар'іруецца ад дробных аптычных фільтраў, якія вымяраюць мікраметры, да буйных шкляных панэляў, якія выкарыстоўваюцца ў такіх галінах прамысловасці, як аўтамабілебудаванне або будаўніцтва.

Шкло можна падзяліць на аптычнае шкло, кварцавае шкло, мікракрышталічнае шкло, сапфіравае шкло і іншае. Важнай характарыстыкай шкла з'яўляецца яго далікатнасць, што стварае значныя праблемы для традыцыйных метадаў апрацоўкі. Традыцыйныя метады рэзкі шкла звычайна выкарыстоўваюць цвёрдыя сплаўныя або алмазныя інструменты, прычым працэс рэзкі падзелены на два этапы. Спачатку на паверхні шкла ствараецца расколіна з дапамогай алмазнага інструмента або шліфавальнага круга з цвёрдага сплаву. Па-другое, для аддзялення шкла ўздоўж лініі расколіны выкарыстоўваюцца механічныя сродкі. Аднак гэтыя традыцыйныя працэсы маюць відавочныя недахопы. Яны адносна неэфектыўныя, у выніку чаго краю атрымліваюцца няроўнымі, што часта патрабуе другаснай паліроўкі, а таксама ўтвараюць шмат смецця і пылу. Больш за тое, для такіх задач, як свідраванне адтулін пасярэдзіне шкляных панэляў або выразанне няправільных формаў, традыцыйныя метады даволі складаныя. Вось тут і становяцца відавочнымі перавагі лазернай рэзкі шкла У 2022 годзе выручка ад продажаў шкляной прамысловасці Кітая склала прыблізна 744,3 мільярда юаняў. Тэмпы пранікнення тэхналогіі лазернай рэзкі ў шкляную прамысловасць усё яшчэ знаходзяцца на пачатковай стадыі, што сведчыць аб значнай прасторы для прымянення тэхналогіі лазернай рэзкі ў якасці замены.

Лазерная рэзка шкла: ад мабільных тэлефонаў і далей

Для лазернай рэзкі шкла часта выкарыстоўваецца факусуючая галоўка Без'е для генерацыі лазерных прамянёў высокай пікавай магутнасці і шчыльнасці ўнутры шкла. Факусуючы прамень Без'е ўнутры шкла, ён імгненна выпарае матэрыял, ствараючы зону выпарэння, якая хутка пашыраецца, утвараючы расколіны на верхняй і ніжняй паверхнях. Гэтыя расколіны ўтвараюць рэжучую частку, якая складаецца з незлічоных драбнюткіх кропак пор, што дазваляе праразаць знешнія расколіны ад напружання.

З развіццём лазерных тэхналогій узровень магутнасці таксама павялічыўся. Нанасекундны зялёны лазер магутнасцю больш за 20 Вт можа эфектыўна рэзаць шкло, а пікасекундны ультрафіялетавы лазер магутнасцю больш за 15 Вт без асаблівых высілкаў рэжа шкло таўшчынёй да 2 мм. Існуюць кітайскія прадпрыемствы, якія могуць рэзаць шкло таўшчынёй да 17 мм. Лазерная рэзка шкла мае высокую эфектыўнасць. Напрыклад, рэзка кавалка шкла дыяметрам 10 см на шкле таўшчынёй 3 мм з дапамогай лазернай рэзкі займае ўсяго каля 10 секунд у параўнанні з некалькімі хвілінамі, калі гаворка ідзе пра механічныя нажы. Лазерная выразка граняў атрымліваецца гладкай, з дакладнасцю надрэзу да 30 мкм, што выключае неабходнасць другаснай апрацоўкі для вырабаў агульнай прамысловасці.

Лазерная рэзка шкла — гэта адносна нядаўняя распрацоўка, якая пачалася каля шасці-семі гадоў таму. Вытворчасць мабільных тэлефонаў была адной з першых, хто пачаў выкарыстоўваць лазерную рэзку на шкляных пакрыццях камер, і адчула ўсплёск папулярнасці з з'яўленнем прылады для лазернай рэзкі, якая робіць яе нябачнай. З ростам папулярнасці смартфонаў з поўнаэкранным экранам, дакладная лазерная рэзка цэлых шкляных панэляў з вялікім экранам значна павялічыла магутнасці па апрацоўцы шкла. Лазерная рэзка стала распаўсюджанай з'явай, калі гаворка ідзе пра апрацоўку шкляных кампанентаў для мабільных тэлефонаў. Гэтая тэндэнцыя ў першую чаргу абумоўлена аўтаматызаваным абсталяваннем для лазернай апрацоўкі шкла мабільных тэлефонаў, прыладамі для лазернай рэзкі ахоўных лінзаў камер і інтэлектуальным абсталяваннем для лазернага свідравання шкляных падкладак.

Аўтамабільнае шкло для электронных экранаў паступова пераходзіць на лазерную рэзку

Аўтамабільныя экраны спажываюць шмат шкляных панэляў, асабліва для цэнтральных экранаў кіравання, навігацыйных сістэм, відэарэгістратараў і г.д. У наш час многія транспартныя сродкі на новых крыніцах энергіі абсталяваны інтэлектуальнымі сістэмамі і павялічанымі цэнтральнымі экранамі кіравання. Інтэлектуальныя сістэмы сталі стандартам у аўтамабілях, прычым вялікія і шматэкранныя экраны, а таксама выгнутыя трохмерныя экраны паступова становяцца мэйнстрымам на рынку. Шкляныя панэлі для экранаў, якія мацуюцца ў аўтамабілях, шырока выкарыстоўваюцца дзякуючы сваім выдатным характарыстыкам, а высакаякаснае выгнутае шкло экрана можа забяспечыць больш якасны вопыт для аўтамабільнай прамысловасці. Аднак высокая цвёрдасць і далікатнасць шкла ўскладняюць яго апрацоўку.

Шкляныя экраны, якія мацуюцца да аўтамабіляў, патрабуюць высокай дакладнасці, а дапушчальныя адхіленні сабраных канструкцыйных кампанентаў вельмі малыя. Вялікія памылкі ў памерах падчас разразання квадратных/прутковых экранаў могуць прывесці да праблем са зборкай. Традыцыйныя метады апрацоўкі ўключаюць у сябе некалькі этапаў, такіх як рэзка колаў, ручная ломка, фармаванне на станках з ЧПУ і зняцце фаскі, сярод іншага. Паколькі гэта механічная апрацоўка, яна пакутуе ад такіх праблем, як нізкая эфектыўнасць, нізкая якасць, нізкі выхад і высокі кошт. Пасля выразання колаў апрацоўка цэнтральнага шкла кіравання аўтамабілем на станку з ЧПУ можа заняць да 8-10 хвілін. З дапамогай звышхуткіх лазераў магутнасцю больш за 100 Вт можна разрэзаць шкло таўшчынёй 17 мм адным рухам; інтэграцыя некалькіх вытворчых працэсаў павялічвае эфектыўнасць на 80%, дзе 1 лазер роўны 20 станкам з ЧПУ. Гэта значна павышае прадукцыйнасць і зніжае выдаткі на апрацоўку адзінак.

Іншыя сферы прымянення лазераў у шкле

Кварцавае шкло мае ўнікальную структуру, што абцяжарвае яго раскол і рэзку лазерамі, але фемтасекундныя лазеры можна выкарыстоўваць для травлення кварцавага шкла. Гэта прымяненне фемтасекундных лазераў для дакладнай апрацоўкі і травлення кварцавага шкла. Фемтасекундная лазерная тэхналогія — гэта хутка развіваючаяся перадавая тэхналогія апрацоўкі ў апошнія гады, якая забяспечвае надзвычай высокую дакладнасць і хуткасць апрацоўкі і дазваляе выконваць травленне і апрацоўку розных матэрыяльных паверхняў на мікраметровым і нанаметровым узроўнях.  Тэхналогія лазернага астуджэння змяняецца ў залежнасці ад зменлівых патрабаванняў рынку. Як вопытны вытворца чылераў, які абнаўляе нашы ахаладжальнік вады  Вытворчыя лініі ў адпаведнасці з рынкавымі тэндэнцыямі, звышхуткія лазерныя ахаладжальнікі серыі CWUP ад вытворцы чылераў TEYU могуць забяспечыць эфектыўныя і стабільныя рашэнні для астуджэння пікасекундных і фемтасекундных лазераў магутнасцю да 60 Вт.

Лазерная зварка шкла — гэта новая тэхналогія, якая з'явілася ў апошнія два-тры гады, спачатку ў Германіі. У цяперашні час толькі некалькі падраздзяленняў у Кітаі, такія як Huagong Laser, Сіаньскі інстытут оптыкі і дакладнай механікі і Harbin Hit Weld Technology, змаглі распрацаваць гэтую тэхналогію. Пад уздзеяннем магутных лазераў з ультракароткімі імпульсамі хвалі ціску, якія генеруюцца лазерамі, могуць ствараць мікратрэшчыны або канцэнтрацыі напружанняў у шкле, што можа спрыяць злучэнню паміж двума кавалкамі шкла.  Пасля зваркі злучанае шкло вельмі трывалае, і ўжо можна дасягнуць шчыльнага зварвання паміж шклом таўшчынёй 3 мм. У будучыні даследчыкі таксама засяродзяцца на напластаванай зварцы шкла з іншымі матэрыяламі. У цяперашні час гэтыя новыя працэсы яшчэ не шырока ўжываюцца партыямі, але пасля таго, як яны стануць дасканалымі, яны, несумненна, будуць адыгрываць важную ролю ў некаторых галінах высокага класа.