Současné pozadí zpracování vrtání skla
Sklo má dobrou průhlednost a chemickou stabilitu a je široce používáno v životě. V oborech speciálního skla jako je lékařské, chemické, fotovoltaické atd. se s rozvojem vědy a techniky také poptávka rok od roku zvyšuje. Níže jsou uvedeny některé běžné klasifikace skla a jejich zpracovatelské charakteristiky:
1. Sodnovápenaté sklo, ultrabílé sklo a sklo K9
● Sodnovápenaté sklo (běžné sklo)
● Ultra bílé sklo (sklo s nízkým obsahem železa)
● Sklo K9
Tento typ skla má dobrou houževnatost a tvrdost a je vhodný pro vrtání otvorů o tloušťce 0-20 mm.
2. Vysoce borosilikátové sklo a křemenné sklo
● Vysoce borosilikátové sklo: vynikající propustnost světla a extrémně nízký koeficient tepelné roztažnosti.
● Křemenné sklo: běžně používané v optických čočkách s extrémně vysokou tvrdostí.
Při zpracování tohoto typu skla se obvykle používá metoda tepelné roztažnosti a kontrakce nebo metoda laserového štípání. S neustálým vývojem laserové technologie se vrtání skla laserem postupně stalo novou možností zpracování. Pro zpracování skla s vysokou tvrdostí je zapotřebí vysoce výkonný laser.
3. Tvrzené sklo
Tvrzené sklo je předpjaté sklo, které chemickými nebo fyzikálními metodami vytváří tlakové napětí na povrchu, čímž zlepšuje pevnost a únosnost skla. Jeho odolnost proti tlaku větru, odolnost proti chladu a teplu a odolnost proti nárazu jsou vylepšeny. Tvrzené sklo však nelze po zpracování řezat. Když se tvrzené sklo rozbije, úlomky jsou voštinovité částice s tupým úhlem, což snižuje poškození lidského těla.
Různé typy skla mají své výhody a požadavky na zpracování v různých aplikačních scénářích. Výběr správné metody zpracování a nástrojů je klíčem k zajištění kvality zpracování.
Výhody laserového vrtání skla
Vrtání skla je klíčovým článkem výroby skla a hlubokého zpracování a jeho význam je samozřejmý. Mezi tradiční procesy řezání skla v současnosti patří především nástrojové CNC řezání a CNC řezání vodním paprskem. Pro malé podniky nebo podniky s omezeným rozpočtem jsou tyto dvě tradiční metody řezání obtížné propagovat a používat kvůli vysokým nákladům.
Jako bezkontaktní zpracování využívá laserové vrtání skla soustředěný laserový paprsek s vysokou hustotou energie k roztavení nebo dokonce odpaření skla. Laser využívá propustnost světla skla k zaostření na spodní vrstvu skla a skenuje vysokou rychlostí přes 2,5D galvanometr, aby odstranil vrstvu skla po vrstvě zdola nahoru, a dokáže zpracovat různé tloušťky a typy skla. . Kromě počáteční investiční investice nevyžaduje laserové řezání skla následné náklady na spotřební materiál a postupně se stalo důležitou volbou pro průmysl zpracování skla.
Tentokrát byl pro experimenty použit laser JPT YDFLP-M8-200-SW-V2 s 2,5D galvanometrem a trojrozměrným řezacím softwarovým a hardwarovým systémem, který umožňuje dosáhnout konvenčních kulatých otvorů nebo speciálních tvarů skla děrování a řezání. Ve srovnání s tradičním mechanickým vrtáním má tento systém vysokou efektivitu zpracování, nízké náklady na údržbu a malý tepelný dopad.
01 Vliv parametrů laseru na vrtání skla
① Vliv šířky pulzu na vrtání skla
Následuje vrtací experiment na ultrabílém skle. Průměr kruhu je 10 mm a tloušťka je 3 mm. Mezní frekvence odpovídající režimu 6ns, režimu 9ns a režimu 12ns se používají k testování vlivu šířky pulzu na řezání skla.
Prostřednictvím experimentů můžeme dojít k závěru, že průměrné a maximální hodnoty zhroucení hran při 9ns jsou nejlepší, následované 6ns, které má také dobrý výkon při zhroucení hran. Průměrné a maximální hodnoty zhroucení hrany při 12ns jsou o něco větší. Důvodem je to, že akumulace tepla způsobuje kolaps hrany při 12 ns. Přiměřená energie jednoho pulzu a špičkový výkon mají důležitý vliv na řízení kolapsu hrany. Vyšší energie jednoho pulzu a vyšší špičkový výkon při stejné šířce pulzu mají lepší efekty zpracování.
②Vliv frekvence opakování na vrtání skla
Prostřednictvím experimentů lze dojít k závěru, že když je opakovací frekvence mezní frekvencí, účinnost zpracování je nejvyšší, doba zpracování je zkrácena, aby se snížila akumulace tepla, a odlamování hran je nejmenší ve srovnání s 90 % a 110 %. Když je frekvence pod mezní frekvencí, průměrný výstupní výkon je nízký, což má za následek nízkou účinnost. Když je frekvence nad mezní frekvencí, energie jednoho pulzu a špičkový výkon se snižují, což má za následek nízkou účinnost.
③ Vliv síly na vrtání skla
Výkon laseru ovlivňuje účinnost a dobu zpracování. Aby bylo možné dále prozkoumat významný vliv výkonu laseru na účinnost, experiment používá stejné parametry ke změně pouze procenta výkonu. Parametry jsou zvoleny jako 9ns režim 280k frekvence a procento výkonu je nastaveno na 70 %, 80 %, 90 %. Testuje se účinnost vrtání otvoru o průměru 10 mm do bílého skla o tloušťce 3 mm.
Prostřednictvím experimentů lze dojít k závěru, že s rostoucím průměrným výkonem se zvyšuje špičkový výkon laseru a zkracuje se čas potřebný k vyvrtání otvorů o stejné tloušťce a stejném průměru.
02 Experiment vrtání speciálního tvaru laserem
Laser vysílá laserový paprsek a motor galvanometru realizuje vysokorychlostní pohyb laserového paprsku prostřednictvím vysokorychlostního pohybu a poté jej zaostřuje do pracovního rozsahu přes čočku F-Theta. Tato metoda zpracování je pohodlná, ovladatelná a nastavitelná a poskytuje konkurenceschopné řešení pro automatizované zpracování a integrovanou integraci zařízení.
03 Experiment na vrtání skla různé tloušťky
V průmyslu vrtání skla je běžným cílem zlepšení účinnosti a snížení nákladů. Řešení problémů a problémů v tomto odvětví je neustálým vývojovým cílem společnosti Jept. Větší energie jednoho pulzu a vyšší špičkový výkon výrazně zlepšují efektivitu zpracování.
04 Lasery řady JPT M8
Lasery řady JPT M8 používají strukturu MOPA výkonového zesilovače hlavního oscilátoru. Od svého uvedení na trh v roce 2021 prošel řadou iterací, upgradů a optimalizací a vyvinul lasery různých úrovní výkonu pro různé aplikace. Lasery středního a nízkého výkonu (např. 20 wattů a 50 wattů) jsou vhodné pro povrchovou úpravu a leptání materiálů citlivých na teplo. Lasery se středním a vysokým výkonem (100 až 300 wattů) fungují dobře ve vysoce účinných a vysoce náročných aplikacích, jako je hluboké řezání, hluboké rytí a matování skla.
Při zachování nezávisle nastavitelné funkce pulzní frekvence řady JPT M7 se řada M8 zaměřila na optimalizaci špičkového výkonu pulzu a kvality paprsku. Tato řada si stále dokáže udržet vynikající kvalitu paprsku za vysoce výkonných pracovních podmínek se špičkovým výkonem až 300 kW. Výkonné lasery řady M8 přinesly do oblasti průmyslové automatizace novou a efektivní metodu zpracování.
05 Aplikace komplexních materiálových vlastností
Na základě charakteristik vysokošpičkového laseru řady M8 lze dosáhnout některých efektů, kterých běžné infračervené vláknové lasery dosáhnout nemohou, jako je značení na plastech. Existuje mnoho běžných typů plastů. Obvykle jsou 1064nm infračervené vláknové lasery považovány za nevhodné pro značení na plastových materiálech. Běžně se používají UV pevné lasery nebo CO2 lasery. Nízké tepelné vlastnosti laserů s vysokou špičkou však toto značení umožňují.
Ve srovnání s různými problémy existujícími v tradičním kontaktním zpracování má bezkontaktní metoda zpracování vysoce špičkovým a vysoce výkonným laserem významné výhody. I když je počáteční investice větší, následné zpracování je stabilnější a vyžaduje méně průběžných investic. Ve zpracovatelských aplikacích s komplexními materiálovými a fyzikálními vlastnostmi může špičkový laser řady JPT M8 snadno zvládnout a dokončit proces s vysokou kvalitou díky vynikající kvalitě paprsku a nastavitelnému výběru parametrů.
