Aktualne informacje na temat obróbki wierceniem szkła
Szkło ma dobrą przejrzystość i stabilność chemiczną i jest szeroko stosowane w życiu. W dziedzinach szkła specjalnego, takich jak medyczne, chemiczne, fotowoltaiczne itp., wraz z rozwojem nauki i technologii, popyt również rośnie z roku na rok. Poniżej przedstawiono kilka powszechnych klasyfikacji szkła i ich charakterystyki przetwarzania:
1. Szkło sodowo-wapniowe, szkło ultrabiałe i szkło K9
● Szkło sodowo-wapniowe (szkło zwykłe)
● Szkło ultra-białe (szkło o niskiej zawartości żelaza)
● Szkło K9
Ten rodzaj szkła charakteryzuje się dobrą wytrzymałością i twardością i nadaje się do wiercenia otworów o grubości 0-20mm.
2. Szkło borokrzemianowe i szkło kwarcowe
● Szkło borokrzemianowe: doskonała transmisja światła i wyjątkowo niski współczynnik rozszerzalności cieplnej.
● Szkło kwarcowe: powszechnie stosowane w soczewkach optycznych, o wyjątkowo dużej twardości.
Podczas obróbki tego typu szkła zwykle stosuje się metodę rozszerzalności i kurczenia termicznego lub metodę rozszczepiania laserowego. Dzięki ciągłemu rozwojowi technologii laserowej wiercenie szkła laserowego stopniowo stało się nową opcją obróbki. Do obróbki szkła o wysokiej twardości wymagany jest laser o wysokiej mocy szczytowej.
3. Szkło hartowane
Szkło hartowane to szkło sprężone, które tworzy naprężenia ściskające na powierzchni za pomocą metod chemicznych lub fizycznych, poprawiając w ten sposób wytrzymałość i nośność szkła. Jego odporność na ciśnienie wiatru, odporność na zimno i ciepło oraz odporność na uderzenia są wzmocnione. Jednak szkła hartowanego nie można ciąć po przetworzeniu. Gdy szkło hartowane pęka, jego fragmenty są cząstkami o tępych kątach w kształcie plastra miodu, co zmniejsza szkody dla ludzkiego ciała.
Różne rodzaje szkła mają swoje zalety i wymagania dotyczące przetwarzania w różnych scenariuszach zastosowań. Wybór właściwej metody przetwarzania i narzędzi jest kluczem do zapewnienia jakości przetwarzania.
Zalety wiercenia szkła laserem
Wiercenie szkła jest kluczowym ogniwem w produkcji szkła i głębokiej obróbce, a jego znaczenie jest oczywiste. Obecnie tradycyjne procesy cięcia szkła obejmują głównie cięcie narzędzi CNC i cięcie strumieniem wody CNC. Dla małych przedsiębiorstw lub przedsiębiorstw o ograniczonym budżecie te dwie tradycyjne metody cięcia są trudne do promowania i stosowania ze względu na wysokie koszty.
Jako obróbka bezkontaktowa, laserowe wiercenie szkła wykorzystuje skupioną wiązkę lasera o wysokiej gęstości energii do stopienia lub nawet odparowania szkła. Laser wykorzystuje transmisję światła szkła, aby skupić się na dolnej warstwie szkła i skanuje z dużą prędkością przez galwanometr 2,5D, aby usuwać szkło warstwa po warstwie od dołu do góry, i może przetwarzać różne grubości i rodzaje szkła. Oprócz początkowej inwestycji kosztowej, laserowe cięcie szkła nie wymaga późniejszych kosztów materiałów eksploatacyjnych i stopniowo stało się ważnym wyborem dla przemysłu przetwórstwa szkła.
Tym razem laser JPT YDFLP-M8-200-SW-V2 z galwanometrem 2,5D oraz trójwymiarowym systemem oprogramowania i sprzętu do cięcia został użyty do eksperymentów, które mogą osiągnąć konwencjonalne okrągłe otwory lub specjalnie ukształtowane dziurkowanie i cięcie szkła. W porównaniu z tradycyjnym wierceniem mechanicznym, ten system ma wysoką wydajność przetwarzania, niskie koszty konserwacji i niewielki wpływ cieplny.
01 Wpływ parametrów lasera na wiercenie szkła
① Wpływ szerokości impulsu na wiercenie szkła
Poniżej przedstawiono eksperyment wiercenia na ultrabiałym szkle. Średnica okręgu wynosi 10 mm, a grubość 3 mm. Częstotliwości odcięcia odpowiadające trybowi 6 ns, trybowi 9 ns i trybowi 12 ns są używane do testowania wpływu szerokości impulsu na cięcie szkła.
Poprzez eksperymenty możemy stwierdzić, że średnie i maksymalne wartości załamania krawędzi przy 9 ns są najlepsze, a następnie 6 ns, które również ma dobrą wydajność załamania krawędzi. Średnie i maksymalne wartości załamania krawędzi przy 12 ns są nieco większe. Powodem tego jest to, że akumulacja ciepła powoduje załamanie krawędzi przy 12 ns. Odpowiednia energia pojedynczego impulsu i moc szczytowa mają istotny wpływ na kontrolowanie załamania krawędzi. Wyższa energia pojedynczego impulsu i wyższa moc szczytowa przy tej samej szerokości impulsu mają lepsze efekty przetwarzania.
②Wpływ częstotliwości powtórzeń na wiercenie szkła
Poprzez eksperymenty można stwierdzić, że gdy częstotliwość powtarzania jest częstotliwością odcięcia, wydajność przetwarzania jest najwyższa, czas przetwarzania jest skrócony, aby zmniejszyć gromadzenie się ciepła, a odpryskiwanie krawędzi jest najmniejsze w porównaniu do 90% i 110%. Gdy częstotliwość jest poniżej częstotliwości odcięcia, średnia moc wyjściowa jest niska, co skutkuje niską wydajnością. Gdy częstotliwość jest powyżej częstotliwości odcięcia, energia pojedynczego impulsu i moc szczytowa maleją, co skutkuje niską wydajnością.
③ Wpływ mocy na wiercenie szkła
Moc lasera wpływa na wydajność i czas przetwarzania. Aby zbadać dalej znaczący wpływ mocy lasera na wydajność, eksperyment wykorzystuje te same parametry, aby zmienić tylko procent mocy. Parametry są wybierane jako 9ns mode 280k frequency, a procent mocy jest ustawiony na 70%, 80%, 90%. Testowana jest wydajność wiercenia otworu o średnicy 10 mm w 3 mm grubości białym szkle.
Eksperymenty pozwalają wyciągnąć wniosek, że wraz ze wzrostem średniej mocy, szczytowa moc lasera wzrasta, a czas potrzebny do wywiercenia otworów o tej samej grubości i średnicy ulega skróceniu.
02 Eksperyment z wierceniem laserowym o specjalnym kształcie
Laser wyprowadza wiązkę laserową, a silnik galwanometru realizuje szybki ruch wiązki laserowej poprzez szybki ruch, a następnie skupia ją w zakresie roboczym przez soczewkę F-Theta. Ta metoda przetwarzania jest wygodna, kontrolowana i regulowana, a także zapewnia konkurencyjne rozwiązanie dla zautomatyzowanego przetwarzania i zintegrowanej integracji sprzętu.
03 Eksperyment z wierceniem szkła o różnych grubościach
W branży wiercenia szkła powszechnie dąży się do poprawy wydajności i redukcji kosztów. Rozwiązywanie problemów i trudności branży to nieustający cel rozwojowy Jept. Większa energia pojedynczego impulsu i wyższa moc szczytowa znacznie poprawiają wydajność przetwarzania.
04 Lasery serii JPT M8
Lasery serii JPT M8 wykorzystują strukturę wzmacniacza mocy głównego oscylatora MOPA. Od momentu wprowadzenia na rynek w 2021 r. przeszedł on wiele iteracji, ulepszeń i optymalizacji oraz opracował lasery o różnych poziomach mocy do różnych zastosowań. Lasery średniej i niskiej mocy (takie jak 20 watów i 50 watów) nadają się do obróbki powierzchni i trawienia materiałów wrażliwych na ciepło. Lasery średniej i wysokiej mocy (od 100 watów do 300 watów) sprawdzają się dobrze w zastosowaniach o wysokiej wydajności i wysokim zapotrzebowaniu, takich jak głębokie cięcie, głębokie grawerowanie i matowienie szkła.
Utrzymując niezależnie regulowaną funkcję częstotliwości impulsów serii JPT M7, seria M8 skupiła się na optymalizacji szczytowej mocy impulsu i jakości wiązki. Ta seria może nadal utrzymywać doskonałą jakość wiązki w warunkach pracy o dużej mocy, z mocą szczytową do 300 kW. Wydajne lasery serii M8 wprowadziły nową i wydajną metodę przetwarzania do dziedziny przetwarzania automatyki przemysłowej.
05 Zastosowanie złożonych właściwości materiałów
Na podstawie charakterystyki lasera o wysokim szczycie serii M8 można osiągnąć pewne efekty, których nie mogą osiągnąć zwykłe lasery światłowodowe podczerwone, takie jak znakowanie na tworzywach sztucznych. Istnieje wiele powszechnych rodzajów tworzyw sztucznych. Zazwyczaj lasery światłowodowe podczerwone 1064 nm są uważane za nieodpowiednie do znakowania na materiałach z tworzyw sztucznych. Powszechnie stosuje się lasery UV lub lasery CO2. Jednak niskie właściwości cieplne laserów o wysokim szczycie umożliwiają takie znakowanie.
W porównaniu z różnymi problemami występującymi w tradycyjnym przetwarzaniu kontaktowym, bezkontaktowa metoda przetwarzania lasera o wysokiej mocy i wysokiej mocy ma znaczące zalety. Chociaż początkowa inwestycja jest większa, późniejsze przetwarzanie jest bardziej stabilne i wymaga mniejszych bieżących inwestycji. W zastosowaniach przetwarzania o złożonych właściwościach materiałów i właściwościach fizycznych laser o wysokiej mocy serii JPT M8 może łatwo obsługiwać i kończyć proces z wysoką jakością dzięki doskonałej jakości wiązki i regulowanemu wyborowi parametrów.
