EA004167B1

EA004167B1 - Способ резки стекла

Info

Publication number: EA004167B1
Application number: EA200100613A
Authority: EA
Inventors: Алекпер Камалович Алиев; Алексей Семенович Сирота; Владимир Федорович Солинов; Евгений Федорович Солинов; Валентин Сергеевич Чадин
Original assignee: Общество С Ограниченной Ответственностью "Лазтекс"
Priority date: 2001-03-01
Filing date: 2001-03-01
Publication date: 2004-02-26
Also published as: EA200100613A1

Abstract

Предлагаемое изобретение относится к технологии резки стекла лазерным лучом и может быть использовано в стекольной, электронной, авиационной и других отраслях народного хозяйства.Сущностью изобретения является способ резки стекла путем воздействия на поверхность лучом лазера, являющегося непрозрачным для стекла, например CO-лазера, причем воздействие по линии разделения осуществляют сначала сфокусированным на поверхность стеклянного изделия лазерным лучом, а затем расфокусированным. При первоначальном воздействии сфокусированным на поверхность стекла лучом по линии разделения при температуре выше температуры начала размягчения создают в сечении вогнутую или выпуклую относительно поверхностей изделия полосу, близкую по ширине к диаметру лазерного луча с остаточными растягивающими напряжениями в близповерхностных слоях. При последующем воздействии расфокусированным лучом лазера при температуре стекла ниже температуры начала размягчения создают дополнительные растягивающие напряжения, которые суммарно превышают прочностные параметры стекла и вызывают образование трещины. Преимуществом предлагаемого способа является то, что можно осуществлять разделение весьма тонкого (0,2-0,5мм) листового стекла.

Description

Предполагаемое изобретение относится к способу резки стекла лазерным лучом и может быть использовано в стекольной, электронной, авиационной и других отраслях народного хозяйства.

Известен способ резки стекла путем нагрева линии реза лазерным лучом и раскалывания стеклянных пластин по линии реза (1), причем осуществляют дополнительный нагрев линии реза путем многократного пропускания через пластину отраженного от подложки луча лазера.

Недостатком данного способа является невозможность получения раскола больших размеров листового стекла по заданной фигурной линии разделения, так как раскол с применением зеркал может осуществляться только по прямым линиям.

Ближайшим прототипом изобретения является способ резки полых стеклоизделий (2), при котором стеклоизделие вращают и линию реза облучают сфокусированным на поверхности изделия лазерным лучом определенной мощности, создавая по линии требуемого реза нагрев стекла. При этом нагрев осуществляют при разных числах оборотов, начиная с малого числа оборотов Ч₁, обеспечивая нагрев в точке фокуса до температуры испарения Т_исп, образовывая по линии раздела канавку. Затем увеличивают число оборотов до Ч₂, обеспечивая накопление тепла в зоне канавки, и при достижении определенной температуры Т_нагр = Т_исп. возникают термонапряжения, приводящие к терморасколу по линии раздела.

Недостатком способа является ограниченное применение (для разрезания стеклянных трубок, ампул), в частности, он не может быть использован для раскроя листового стекла, т.к. в этом случае из-за практического ограничения скорости взаимного перемещения луча и стекла не удается получить прирост тепла после возврата луча в точку начала нагрева.

Сущность предлагаемого способа резки стекла заключается в том, что при первоначальном воздействии сфокусированным лучом создают в стекле температуру выше температуры начала размягчения и вызывают появление в сечении вогнутой или выпуклой относительно поверхностей изделия полосы, близкой по ширине к диаметру лазерного луча и имеющей остаточные растягивающие напряжения в близповерхностных слоях. При последующем воздействии расфокусированным лучом при температуре стекла ниже температуры начала размягчения создают дополнительные растягивающие напряжения, которые суммарно превышают прочностные параметры стекла и вызывают образование трещины.

Ниже предлагаемый способ иллюстрируется конкретными примерами.

Пример 1.

В качестве листового стекла использовалось флоат-стекло толщиной 3 мм. Для резки стекла размером 300 мм применялся СО₂-лазер ИГЛ-709 мощностью 60 Вт. Скорость относительного перемещения стекла относительно луча составляла 2 м/мин. Диаметр лазерного луча составлял 2,5+3.0 мм при первичном сфокусированном воздействии. При этом на поверхности стекла в зоне воздействия образовывались при температуре 770°С линии нагрева шириной, близкой к размеру диаметра лазерного луча, т.е. 2,5+3,0мм. Затем, через 5-6 с, производилось вторичное воздействие расфокусированным лучом диаметром 10 мм с той же скоростью. При этом температура на поверхности стекла не превышала 450-500°С. Образовавшаяся в начале вторичного воздействия сквозная трещина следовала за ходом прохождения лазерного луча.

Пример 2.

Этот же метод использовался при резке листового стекла толщиной 1,2 мм. При этом скорость перемещения стекла и луча относительно друг друга при первичном воздействии составляла 5 м/мин; при воздействии сфокусированным лучом диаметром 3-4 мм через 2-3 с скорость сохранялась.

Достигнутый положительный эффект заключается в том, что таким способом можно осуществлять разделение весьма тонкого (0,2-0,5 мм) листового стекла.

Источники информации, принятые во внимание:

1. Авт. свид. СССР № 690809, С03В 33/09, 1979 г.

2. Патент России № 2015118, С03В 33/00, 1994 г.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ резки стекла путем воздействия на поверхность лучом лазера, причем стекло является непрозрачным для луча, включающий воздействие по линии разделения сфокусированным на поверхность стеклянного изделия лазерным лучом с последующим воздействием источника тепла по линии разделения, отличающийся тем, что в качестве источника тепла используют расфокусированный лазерный луч.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при первоначальном воздействии сфокусированным на поверхность стекла лучом по линии разделения при температуре выше температуры начала размягчения создают в сечении вогнутую или выпуклую относительно поверхностей изделия полосу, близкую по ширине к диаметру лазерного луча с остаточными растягивающими напряжениями в близповерхностных слоях.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при последующем воздействии расфокусированным лучом лазера при температуре стекла ниже температуры начала размягчения создают дополнительные растягивающие напряжения, которые суммарно превышают прочностные параметры стекла и вызывают образование трещины.