Истражување на моменталната состојба и потенцијалот на ласерската обработка на стакло

Технологијата за производство со ласер доживеа брз развој во изминатата деценија, а нејзината примарна примена е ласерска обработка на метални материјали. Ласерското сечење, ласерското заварување и ласерското обложување на метали се меѓу најважните процеси во ласерската обработка на метали. Сепак, со зголемувањето на концентрацијата, хомогенизацијата на ласерските производи стана сериозна, ограничувајќи го растот на пазарот на ласери. Затоа, за да се пробијат, ласерските апликации мора да се прошират во нови материјални домени. Неметалните материјали погодни за ласерска примена вклучуваат ткаенини, стакло, пластика, полимери, керамика и друго. Секој материјал вклучува повеќе индустрии, но веќе постојат зрели техники на обработка, што ја прави замената со ласер не лесна задача.

За да се влезе во поле на неметални материјали, потребно е да се анализира дали е изводлива интеракцијата на ласерот со материјалот и дали ќе се појават несакани реакции. Моментално, стаклото се издвојува како главна област со висока додадена вредност и потенцијал за апликации за сериска ласерска обработка.

Голем простор за ласерско сечење на стакло

Стаклото е важен индустриски материјал што се користи во различни индустрии како што се автомобилската, градежништвото, медицината и електрониката. Неговите примени се движат од мали оптички филтри што мерат микрометри, до големи стаклени панели што се користат во индустрии како автомобилската или градежништвото.

Стаклото може да се категоризира на оптичко стакло, кварцно стакло, микрокристално стакло, сафирно стакло и друго. Значајна карактеристика на стаклото е неговата кршливост, што претставува значителен предизвик за традиционалните методи на обработка. Традиционалните методи на сечење стакло обично користат алатки од тврда легура или дијамант, при што процесот на сечење е поделен на два чекора. Прво, на стаклената површина се создава пукнатина со помош на алатка со дијамантски врв или брусилно тркало од тврда легура. Второ, се користат механички средства за одвојување на стаклото по линијата на пукнатината. Сепак, овие традиционални процеси имаат јасни недостатоци. Тие се релативно неефикасни, што резултира со нерамни рабови кои често бараат секундарно полирање, а произведуваат и многу остатоци и прашина. Покрај тоа, за задачи како што се дупчење дупки во средината на стаклени панели или сечење неправилни форми, традиционалните методи се доста предизвикувачки. Тука стануваат очигледни предностите на ласерското сечење стакло Во 2022 година, приходите од продажба на стаклената индустрија во Кина изнесуваа приближно 744,3 милијарди јуани. Стапката на пенетрација на технологијата за ласерско сечење во индустријата за стакло е сè уште во почетна фаза, што укажува на значителен простор за примена на технологијата за ласерско сечење како замена.

Ласерско сечење стакло: Од мобилни телефони па натаму

Ласерското сечење на стакло често користи Безиеова фокусирачка глава за да генерира ласерски зраци со висока врвна моќност и густина во стаклото. Со фокусирање на Безиеовиот зрак во стаклото, тој моментално го испарува материјалот, создавајќи зона на испарување, која брзо се шири и формира пукнатини на горните и долните површини. Овие пукнатини го формираат делот за сечење составен од безброј ситни пори, со што се постигнува сечење низ надворешни фрактури на стрес.

Со значителниот напредок во ласерската технологија, нивоата на моќност исто така се зголемија. Наносекунден зелен ласер со моќност од над 20 W може ефикасно да сече стакло, додека пикосекунден ултравиолетов ласер со моќност од над 15 W без напор сече стакло со дебелина под 2 mm. Постојат кинески претпријатија кои можат да сечат стакло со дебелина до 17 мм. Ласерското сечење стакло се одликува со висока ефикасност. На пример, сечењето парче стакло со дијаметар од 10 см на стакло со дебелина од 3 мм со ласерско сечење трае само околу 10 секунди во споредба со неколку минути со механички ножеви. Ласерски исечените рабови се мазни, со точност на засек до 30 μm, елиминирајќи ја потребата од секундарна обработка за општи индустриски производи.

Ласерското сечење стакло е релативно неодамнешен развој, кој започна пред околу шест до седум години. Индустријата за производство на мобилни телефони беше меѓу првите што го прифати ова, користејќи ласерско сечење на стаклените капаци на фотоапаратите и доживеа пораст со воведувањето на уред за ласерско сечење со невидливост. Со популарноста на паметните телефони со целосен екран, прецизното ласерско сечење на цели стаклени панели со голем екран значително го зголеми капацитетот за обработка на стакло. Ласерското сечење стана вообичаено кога станува збор за обработка на стаклени компоненти за мобилни телефони. Овој тренд е првенствено воден од автоматизирана опрема за ласерска обработка на заштитно стакло за мобилни телефони, уреди за ласерско сечење за заштитни леќи за камери и интелигентна опрема за ласерско дупчење стаклени подлоги.

Електронското стакло на екранот монтирано во автомобил постепено го прифаќа ласерското сечење

Екраните монтирани на автомобили трошат многу стаклени панели, особено за екраните за централно управување, навигациските системи, камерите на возилата итн. Денес, многу нови енергетски возила се опремени со интелигентни системи и преголеми централни контролни екрани. Интелигентните системи станаа стандард во автомобилите, а големите и повеќекратните екрани, како и 3Д заоблените екрани постепено стануваат мејнстрим на пазарот. Стаклените панели за екрани монтирани на автомобили се широко користени поради нивните одлични карактеристики, а висококвалитетното закривено стакло на екранот може да обезбеди попрецизно искуство за автомобилската индустрија. Сепак, високата тврдост и кршливост на стаклото претставуваат предизвик за обработка.

Стаклените екрани монтирани на автомобили бараат голема прецизност, а толеранциите на склопените структурни компоненти се многу мали. Големите димензионални грешки за време на сечењето на квадратни/лентести екрани можат да доведат до проблеми со склопувањето. Традиционалните методи на обработка вклучуваат повеќе чекори како што се сечење тркала, рачно кршење, CNC обликување и закосување, меѓу другото. Бидејќи станува збор за механичка обработка, таа страда од проблеми како што се ниска ефикасност, лош квалитет, низок принос и висока цена. По сечењето на тркалата, CNC обработката на обликот на капачното стакло на централното управување на еден автомобил може да трае до 8-10 минути. Со ултрабрзи ласери од над 100W, стакло од 17 mm може да се сече со еден удар; интегрирањето на повеќе производствени процеси ја зголемува ефикасноста за 80%, каде што 1 ласер е еднаков на 20 CNC машини. Ова значително ја подобрува продуктивноста и ги намалува трошоците за обработка на единици.

Други примени на ласерите во стакло

Кварцното стакло има уникатна структура, што го отежнува разделното сечење со ласери, но фемтосекундните ласери можат да се користат за гравирање на кварцно стакло. Ова е примена на фемтосекундни ласери за прецизна обработка и гравирање на кварцно стакло. Фемтосекундната ласерска технологија е брзо развивачка напредна технологија за обработка во последниве години, со исклучително висока прецизност и брзина на обработка, способна за гравирање и обработка на ниво на микрометар до нанометар на различни материјални површини.  Технологијата за ласерско ладење варира во зависност од променливите барања на пазарот. Како искусен производител на ладилници кој ги ажурира нашите ладилник за вода  Производствените линии во согласност со трендовите на пазарот, ултрабрзите ласерски ладилници од серијата CWUP на производителот на ладилници TEYU можат да обезбедат ефикасни и стабилни решенија за ладење за пикосекундни и фемтосекундни ласери со моќност до 60 W.

Ласерското заварување на стакло е нова технологија што се појави во последните две до три години, првично појавувајќи се во Германија. Моментално, само неколку единици во Кина, како што се „Хуагонг Ласер“, Институтот за оптика и фина механика Си'ан и „Харбин Хит Вилд Технолоџи“, ја пробиле оваа технологија. Под дејство на моќни, ултракратки пулсни ласери, брановите на притисок генерирани од ласерите можат да создадат микропукнатини или концентрации на стрес во стаклото, што може да го поттикне поврзувањето помеѓу две парчиња стакло.  Залепеното стакло по заварувањето е многу цврсто и веќе е можно да се постигне цврсто заварување помеѓу стакло со дебелина од 3 мм. Во иднина, истражувачите се фокусираат и на преклопувачко заварување на стакло со други материјали. Во моментов, овие нови процеси сè уште не се широко применети во серии, но откако ќе созреат, тие несомнено ќе играат важна улога во некои полиња на примена од висока класа.