Contesto attuale della lavorazione della foratura del vetro
Il vetro ha una buona trasparenza e stabilità chimica ed è ampiamente utilizzato nella vita. Nei settori del vetro speciale come quello medico, chimico, fotovoltaico, ecc., con lo sviluppo della scienza e della tecnologia, anche la domanda aumenta di anno in anno. Di seguito sono riportate alcune classificazioni comuni del vetro e le loro caratteristiche di lavorazione:
1. Vetro sodico-calcico, vetro ultra-bianco e vetro K9
● Vetro sodico-calcico (vetro comune)
● Vetro ultra bianco (vetro a basso contenuto di ferro)
● Vetro K9
Questo tipo di vetro ha una buona tenacità e durezza ed è adatto per praticare fori con uno spessore di 0-20 mm.
2. Vetro borosilicato alto e vetro al quarzo
● Vetro borosilicato ad alto tenore di carbonio: eccellenti prestazioni di trasmissione della luce e coefficiente di dilatazione termica estremamente basso.
● Vetro di quarzo: comunemente utilizzato nelle lenti ottiche, con durezza estremamente elevata.
Quando si lavora questo tipo di vetro, di solito si usa il metodo di espansione e contrazione termica o il metodo di divisione laser. Con il continuo sviluppo della tecnologia laser, la perforazione laser del vetro è gradualmente diventata una nuova opzione di lavorazione. Per la lavorazione del vetro ad alta durezza, è richiesto un laser ad alta potenza di picco.
3. Vetro temperato
Il vetro temperato è un vetro precompresso che forma una sollecitazione compressiva sulla superficie attraverso metodi chimici o fisici, migliorando così la resistenza e la capacità portante del vetro. La sua resistenza alla pressione del vento, al freddo e al calore e la resistenza agli urti sono tutte migliorate. Tuttavia, il vetro temperato non può essere tagliato dopo la lavorazione. Quando il vetro temperato si rompe, i frammenti sono particelle smussate a forma di nido d'ape, il che riduce i danni al corpo umano.
Diversi tipi di vetro hanno i loro vantaggi e requisiti di lavorazione in diversi scenari applicativi. La scelta del metodo di lavorazione e degli strumenti giusti è la chiave per garantire la qualità della lavorazione.
Vantaggi della foratura laser del vetro
La foratura del vetro è un collegamento chiave nella produzione del vetro e nella lavorazione profonda, e la sua importanza è evidente. Attualmente, i tradizionali processi di taglio del vetro includono principalmente il taglio CNC con utensili e il taglio CNC a getto d'acqua. Per le piccole imprese o le imprese con budget limitati, questi due metodi di taglio tradizionali sono difficili da promuovere e utilizzare a causa dell'elevato costo.
Come lavorazione senza contatto, la perforazione laser del vetro utilizza un raggio laser concentrato ad alta densità di energia per fondere o addirittura vaporizzare il vetro. Il laser utilizza la trasmittanza della luce del vetro per concentrarsi sullo strato inferiore del vetro e scansiona ad alta velocità attraverso un galvanometro 2.5D per rimuovere il vetro strato per strato dal basso verso l'alto e può elaborare diversi spessori e tipi di vetro. Oltre all'investimento iniziale, il taglio laser del vetro non richiede costi successivi per materiali di consumo ed è gradualmente diventato una scelta importante per l'industria della lavorazione del vetro.
Questa volta, per gli esperimenti sono stati utilizzati il laser JPT YDFLP-M8-200-SW-V2, con un galvanometro 2.5D e un sistema software e hardware di taglio tridimensionale, che può realizzare fori rotondi convenzionali o punzonatura e taglio di vetro di forma speciale. Rispetto alla tradizionale perforazione meccanica, questo sistema ha un'elevata efficienza di lavorazione, bassi costi di manutenzione e un impatto termico ridotto.
01 Effetto dei parametri laser sulla foratura del vetro
① Effetto della larghezza dell'impulso sulla perforazione del vetro
Di seguito è riportato un esperimento di perforazione su vetro ultra-bianco. Il diametro del cerchio è di 10 mm e lo spessore è di 3 mm. Le frequenze di taglio corrispondenti alla modalità 6 ns, alla modalità 9 ns e alla modalità 12 ns vengono utilizzate per testare l'effetto della larghezza di impulso sul taglio del vetro.
Attraverso esperimenti, possiamo concludere che i valori medi e massimi del collasso del bordo a 9 ns sono i migliori, seguiti da 6 ns, che ha anche buone prestazioni di collasso del bordo. I valori medi e massimi del collasso del bordo a 12 ns sono leggermente più grandi. Il motivo è che l'accumulo di calore provoca il collasso del bordo a 12 ns. Un'energia di singolo impulso appropriata e una potenza di picco hanno un'influenza importante sul controllo del collasso del bordo. Un'energia di singolo impulso più elevata e una potenza di picco più elevata alla stessa larghezza di impulso hanno migliori effetti di elaborazione.
②L'influenza della frequenza di ripetizione sulla perforazione del vetro
Attraverso esperimenti, si può concludere che quando la frequenza di ripetizione è la frequenza di taglio, l'efficienza di elaborazione è massima, il tempo di elaborazione è ridotto per ridurre l'accumulo di calore e la scheggiatura del bordo è minima rispetto al 90% e al 110%. Quando la frequenza è al di sotto della frequenza di taglio, la potenza di uscita media è bassa, con conseguente bassa efficienza. Quando la frequenza è al di sopra della frequenza di taglio, l'energia del singolo impulso e la potenza di picco diminuiscono, con conseguente bassa efficienza.
③ L'influenza della potenza sulla foratura del vetro
La potenza del laser influisce sull'efficienza e sul tempo di elaborazione. Per esplorare ulteriormente l'influenza significativa della potenza del laser sull'efficienza, l'esperimento utilizza gli stessi parametri per modificare solo la percentuale di potenza. I parametri sono selezionati come modalità 9ns frequenza 280k e la percentuale di potenza è impostata su 70%, 80%, 90%. Viene testata l'efficienza della perforazione di un foro di 10 mm di diametro in vetro bianco spesso 3 mm.
Attraverso esperimenti si può concludere che all'aumentare della potenza media aumenta anche la potenza di picco del laser e diminuisce il tempo necessario per praticare fori dello stesso spessore e dello stesso diametro.
02 Esperimento di perforazione laser di forma speciale
Il laser emette il raggio laser e il motore del galvanometro realizza il movimento ad alta velocità del raggio laser attraverso il movimento ad alta velocità, quindi lo focalizza nell'intervallo di lavoro attraverso la lente F-Theta. Questo metodo di elaborazione è conveniente, controllabile e regolabile e fornisce una soluzione competitiva per l'elaborazione automatizzata e l'integrazione integrata delle apparecchiature.
03 Esperimento di foratura di vetri di diversi spessori
Nel settore della perforazione del vetro, migliorare l'efficienza e ridurre i costi sono obiettivi comuni. Risolvere i punti critici e le difficoltà del settore è l'obiettivo di sviluppo incessante di Jept. Una maggiore energia a singolo impulso e una potenza di picco più elevata migliorano significativamente l'efficienza di elaborazione.
04 Laser serie JPT M8
I laser della serie JPT M8 utilizzano una struttura MOPA dell'amplificatore di potenza dell'oscillatore master. Dal suo lancio nel 2021, ha subito molteplici iterazioni, aggiornamenti e ottimizzazioni e ha sviluppato laser di vari livelli di potenza per diverse applicazioni. I laser a media e bassa potenza (come 20 watt e 50 watt) sono adatti per il trattamento superficiale e l'incisione di materiali sensibili al calore. I laser a media e alta potenza (da 100 watt a 300 watt) funzionano bene in applicazioni ad alta efficienza e ad alta richiesta come taglio profondo, incisione profonda e smerigliatura del vetro.
Pur mantenendo la funzione di frequenza di impulso regolabile in modo indipendente della serie JPT M7, la serie M8 si è concentrata sull'ottimizzazione della potenza di picco dell'impulso e della qualità del fascio. Questa serie può comunque mantenere un'eccellente qualità del fascio in condizioni di lavoro ad alta potenza, con una potenza di picco fino a 300 kW. Gli efficienti laser della serie M8 hanno introdotto un nuovo ed efficiente metodo di elaborazione nel campo dell'elaborazione dell'automazione industriale.
05 Applicazione di proprietà di materiali complessi
Sulla base delle caratteristiche del laser ad alto picco della serie M8, è possibile ottenere alcuni effetti che i normali laser a fibra a infrarossi non possono ottenere, come la marcatura su materie plastiche. Esistono molti tipi comuni di materie plastiche. Di solito, i laser a fibra a infrarossi da 1064 nm sono considerati inadatti per la marcatura su materiali plastici. I laser solidi UV o i laser CO2 sono comunemente utilizzati. Tuttavia, le caratteristiche di basso calore dei laser ad alto picco rendono possibile questa marcatura.
Rispetto ai vari problemi esistenti nell'elaborazione tradizionale dei contatti, il metodo di elaborazione senza contatto del laser ad alto picco e ad alta potenza presenta notevoli vantaggi. Sebbene l'investimento iniziale sia maggiore, l'elaborazione successiva è più stabile e richiede un investimento continuo inferiore. Nelle applicazioni di elaborazione con proprietà dei materiali e proprietà fisiche complesse, il laser ad alto picco della serie JPT M8 può facilmente gestire e completare il processo con elevata qualità grazie alla sua eccellente qualità del raggio e alla selezione regolabile dei parametri.
