Trenutno ozadje obdelave vrtanja stekla
Steklo ima dobro prosojnost in kemično stabilnost ter se pogosto uporablja v življenju. Na področjih specialnega stekla, kot je medicinsko, kemično, fotovoltaično itd., z razvojem znanosti in tehnologije narašča tudi povpraševanje iz leta v leto. Sledi nekaj običajnih klasifikacij stekla in značilnosti njegove obdelave:
1. Soda-apneno steklo, ultra belo steklo in steklo K9
● Soda-apneno steklo (navadno steklo)
● Ultra belo steklo (steklo z nizko vsebnostjo železa)
● Steklo K9
Ta vrsta stekla ima dobro žilavost in trdoto ter je primerna za vrtanje lukenj debeline 0-20 mm.
2. Visoko borosilikatno steklo in kremenčevo steklo
● Visoko borosilikatno steklo: odlična prepustnost svetlobe in izjemno nizek koeficient toplotnega raztezanja.
● Kremenčevo steklo: pogosto se uporablja v optičnih lečah z izjemno visoko trdoto.
Pri obdelavi te vrste stekla se običajno uporablja metoda termičnega raztezanja in krčenja ali metoda laserskega cepljenja. Z nenehnim razvojem laserske tehnologije je lasersko vrtanje stekla postopoma postalo nova možnost obdelave. Za obdelavo stekla z visoko trdoto je potreben laser z visoko konično močjo.
3. Kaljeno steklo
Kaljeno steklo je prednapeto steklo, ki s kemičnimi ali fizikalnimi metodami tvori tlačno napetost na površini in s tem izboljša trdnost in nosilnost stekla. Njegova odpornost proti vetru, odpornost proti mrazu in vročini ter odpornost na udarce so izboljšane. Vendar kaljenega stekla po obdelavi ni mogoče rezati. Pri razbitju kaljenega stekla so delci topih kotnih delcev v obliki satja, kar zmanjša škodo za človeško telo.
Različne vrste stekla imajo svoje prednosti in zahteve glede obdelave v različnih scenarijih uporabe. Izbira prave metode obdelave in orodja je ključ do zagotavljanja kakovosti obdelave.
Prednosti laserskega vrtanja stekla
Vrtanje stekla je ključna povezava v proizvodnji in globinski obdelavi stekla, njegova pomembnost pa je samoumevna. Trenutno tradicionalni postopki rezanja stekla vključujejo predvsem orodno CNC rezanje in CNC rezanje z vodnim curkom. Za mala podjetja ali podjetja z omejenim proračunom je ta dva tradicionalna načina rezanja težko spodbujati in uporabljati zaradi visokih stroškov.
Pri brezkontaktni obdelavi lasersko vrtanje stekla uporablja usmerjen laserski žarek visoke gostote energije za taljenje ali celo uparjanje stekla. Laser uporablja prepustnost svetlobe stekla, da se osredotoči na spodnjo plast stekla, in z visoko hitrostjo skenira skozi 2,5D galvanometer, da odstrani plast stekla plast za plastjo od spodaj navzgor, in lahko obdeluje različne debeline in vrste stekla . Poleg začetne naložbe stroškov laserski razrez stekla ne zahteva kasnejših stroškov potrošnega materiala in je postopoma postal pomembna izbira v steklarski predelovalni industriji.
Tokrat smo za eksperimente uporabili laser JPT YDFLP-M8-200-SW-V2 z 2,5D galvanometrom ter programsko-strojni sistem za tridimenzionalni rez, s katerim lahko dosežemo običajne okrogle luknje ali posebne oblike stekla prebijanje in rezanje. V primerjavi s tradicionalnim mehanskim vrtanjem ima ta sistem visoko učinkovitost obdelave, nizke stroške vzdrževanja in majhen toplotni vpliv.
01 Vpliv laserskih parametrov na vrtanje stekla
① Vpliv širine impulza na vrtanje stekla
Sledi poskus vrtanja v ultrabelo steklo. Premer kroga je 10 mm, debelina pa 3 mm. Mejne frekvence, ki ustrezajo načinu 6ns, načinu 9ns in načinu 12ns, se uporabljajo za testiranje učinka širine impulza na rezanje stekla.
S poskusi lahko sklepamo, da sta povprečna in največja vrednost porušitve robov pri 9 ns najboljši, sledi 6 ns, ki ima tudi dobro zmogljivost porušitve robov. Povprečne in največje vrednosti zrušitve robov pri 12 ns so nekoliko večje. Razlog za to je, da akumulacija toplote povzroči zlom robov pri 12 ns. Ustrezna energija posameznega impulza in konična moč imata pomemben vpliv na nadzor zloma roba. Večja energija posameznega impulza in večja konična moč pri enaki širini impulza imata boljše učinke obdelave.
②Vpliv frekvence ponavljanja na vrtanje stekla
S poskusi je mogoče sklepati, da je, ko je frekvenca ponavljanja mejna frekvenca, učinkovitost obdelave najvišja, čas obdelave se zmanjša, da se zmanjša akumulacija toplote, drobljenje robov pa je najmanjše v primerjavi z 90 % in 110 %. Ko je frekvenca pod mejno frekvenco, je povprečna izhodna moč nizka, kar ima za posledico nizko učinkovitost. Ko je frekvenca nad mejno frekvenco, se energija posameznega impulza in konična moč zmanjšata, kar povzroči nizko učinkovitost.
③ Vpliv moči na vrtanje stekla
Moč laserja vpliva na učinkovitost in čas obdelave. Da bi nadalje raziskali pomemben vpliv moči laserja na učinkovitost, poskus uporablja iste parametre za spreminjanje le odstotka moči. Parametri so izbrani kot 9ns način 280k frekvenca, odstotek moči pa je nastavljen na 70%, 80%, 90%. Preizkušena je učinkovitost vrtanja luknje premera 10 mm v belo steklo debeline 3 mm.
S poskusi je mogoče ugotoviti, da se z večanjem povprečne moči povečuje konična moč laserja in zmanjšuje čas, potreben za vrtanje lukenj enake debeline in enakega premera.
02 Poskus laserskega vrtanja posebne oblike
Laser oddaja laserski žarek, motor galvanometra pa realizira visokohitrostno gibanje laserskega žarka z visoko hitrostjo gibanja in ga nato izostri v delovno območje skozi F-Theta lečo. Ta metoda obdelave je priročna, nadzorovana in nastavljiva ter zagotavlja konkurenčno rešitev za avtomatizirano obdelavo in integrirano integracijo opreme.
03 Poskus vrtanja stekla različnih debelin
V industriji vrtanja stekla sta izboljšanje učinkovitosti in zmanjšanje stroškov običajna prizadevanja. Reševanje bolečih točk in težav industrije je Jeptov neomajni razvojni cilj. Večja energija posameznega impulza in višja konična moč bistveno izboljšata učinkovitost obdelave.
04 Laserji serije JPT M8
Laserji serije JPT M8 uporabljajo strukturo MOPA ojačevalnika moči glavnega oscilatorja. Od lansiranja leta 2021 je bil deležen številnih iteracij, nadgradenj in optimizacij ter razvil laserje različnih stopenj moči za različne aplikacije. Laserji srednje in nizke moči (kot so 20 vatov in 50 vatov) so primerni za površinsko obdelavo in jedkanje toplotno občutljivih materialov. Laserji srednje in visoke moči (100 vatov do 300 vatov) se dobro obnesejo pri visoko učinkovitih in zahtevanih aplikacijah, kot so globoko rezanje, globoko graviranje in glazura stekla.
Medtem ko je ohranila neodvisno nastavljivo funkcijo frekvence impulza serije JPT M7, se je serija M8 osredotočila na optimizacijo najvišje moči impulza in kakovosti žarka. Ta serija lahko še vedno ohranja odlično kakovost žarka v delovnih pogojih visoke moči, z največjo močjo do 300 KW. Učinkoviti laserji serije M8 so na področje industrijske avtomatizacije prinesli novo in učinkovito metodo obdelave.
05 Uporaba lastnosti kompleksnih materialov
Na podlagi značilnosti laserja z visokimi vrhovi serije M8 je mogoče doseči nekatere učinke, ki jih običajni laserji z infrardečimi vlakni ne morejo doseči, kot je označevanje na plastiki. Obstaja veliko običajnih vrst plastike. Običajno se laserji z infrardečimi vlakni 1064 nm štejejo za neprimerne za označevanje na plastičnih materialih. Običajno se uporabljajo UV trdni laserji ali CO2 laserji. Vendar nizke toplotne lastnosti laserjev z visokimi vrhovi omogočajo to označevanje.
V primerjavi z različnimi težavami, ki obstajajo pri tradicionalni kontaktni obdelavi, ima brezkontaktna metoda obdelave z laserjem z visokimi vrhovi in visoko močjo pomembne prednosti. Čeprav je začetna naložba večja, je kasnejša obdelava bolj stabilna in zahteva manj tekočih naložb. V aplikacijah za obdelavo s kompleksnimi lastnostmi materialov in fizikalnimi lastnostmi laser z visokimi vrhovi serije JPT M8 zlahka obvlada in dokonča postopek z visoko kakovostjo zaradi odlične kakovosti žarka in nastavljive izbire parametrov.
