Bối cảnh hiện tại của quá trình khoan kính
Kính có độ trong suốt và độ ổn định hóa học tốt, được sử dụng rộng rãi trong cuộc sống. Trong các lĩnh vực kính đặc biệt như y tế, hóa chất, quang điện, v.v., cùng với sự phát triển của khoa học và công nghệ, nhu cầu cũng tăng lên theo từng năm. Sau đây là một số phân loại kính thông dụng và đặc điểm gia công của chúng:
1. Kính soda-vôi, kính siêu trắng và kính K9
● Kính soda-vôi (kính thông thường)
● Kính siêu trắng (kính ít sắt)
● Kính K9
Loại kính này có độ bền và độ cứng tốt, thích hợp để khoan lỗ có độ dày 0-20mm.
2. Kính borosilicate cao và kính thạch anh
● Kính borosilicate cao cấp: hiệu suất truyền sáng tuyệt vời và hệ số giãn nở nhiệt cực thấp.
● Thủy tinh thạch anh: thường được dùng trong thấu kính quang học, có độ cứng cực cao.
Khi gia công loại kính này, phương pháp giãn nở và co lại do nhiệt hoặc phương pháp tách laser thường được sử dụng. Với sự phát triển liên tục của công nghệ laser, khoan kính laser đã dần trở thành một lựa chọn gia công mới. Để gia công kính có độ cứng cao, cần có laser công suất đỉnh cao.
3. Kính cường lực
Kính cường lực là loại kính ứng suất trước, thông qua phương pháp hóa học hoặc vật lý, tạo ra ứng suất nén trên bề mặt kính, do đó cải thiện độ bền và khả năng chịu lực của kính. Khả năng chịu áp lực gió, chịu lạnh, chịu nhiệt và chịu va đập đều được nâng cao. Tuy nhiên, kính cường lực không thể cắt sau khi gia công. Khi kính cường lực vỡ, các mảnh vỡ là các hạt góc tù hình tổ ong, làm giảm tác hại đối với cơ thể con người.
Các loại kính khác nhau có những ưu điểm và yêu cầu xử lý riêng trong các tình huống ứng dụng khác nhau. Việc lựa chọn phương pháp và công cụ xử lý phù hợp là chìa khóa để đảm bảo chất lượng xử lý.
Ưu điểm của khoan kính bằng laser
Khoan kính là mắt xích quan trọng trong sản xuất kính và gia công sâu, tầm quan trọng của nó là điều hiển nhiên. Hiện nay, các quy trình cắt kính truyền thống chủ yếu bao gồm cắt CNC bằng dụng cụ và cắt CNC bằng tia nước. Đối với các doanh nghiệp nhỏ hoặc doanh nghiệp có ngân sách hạn chế, hai phương pháp cắt truyền thống này khó có thể thúc đẩy và sử dụng do chi phí cao.
Là một quá trình gia công không tiếp xúc, khoan kính bằng laser sử dụng chùm tia laser mật độ năng lượng cao tập trung để làm tan chảy hoặc thậm chí làm bay hơi kính. Tia laser sử dụng độ truyền sáng của kính để tập trung vào lớp dưới cùng của kính và quét với tốc độ cao thông qua một máy đo điện 2,5D để loại bỏ từng lớp kính từ dưới lên trên và có thể gia công nhiều độ dày và loại kính khác nhau. Ngoài khoản đầu tư chi phí ban đầu, cắt kính bằng laser không yêu cầu chi phí vật tư tiêu hao tiếp theo và dần trở thành lựa chọn quan trọng cho ngành gia công kính.
Lần này, laser JPT YDFLP-M8-200-SW-V2, với một máy đo điện 2,5D và hệ thống phần mềm và phần cứng cắt ba chiều đã được sử dụng cho các thí nghiệm, có thể đạt được các lỗ tròn thông thường hoặc đục và cắt kính hình dạng đặc biệt. So với khoan cơ học truyền thống, hệ thống này có hiệu suất xử lý cao, chi phí bảo trì thấp và tác động nhiệt nhỏ.
01 Ảnh hưởng của thông số laser đến quá trình khoan kính
① Ảnh hưởng của độ rộng xung đến quá trình khoan kính
Sau đây là một thí nghiệm khoan trên kính siêu trắng. Đường kính của vòng tròn là 10mm và độ dày là 3mm. Tần số cắt tương ứng với chế độ 6ns, chế độ 9ns và chế độ 12ns được sử dụng để kiểm tra tác động của độ rộng xung lên quá trình cắt kính.
Qua các thí nghiệm, chúng ta có thể kết luận rằng giá trị trung bình và giá trị cực đại của sự sụp đổ cạnh ở 9ns là tốt nhất, tiếp theo là 6ns, cũng có hiệu suất sụp đổ cạnh tốt. Giá trị trung bình và giá trị cực đại của sự sụp đổ cạnh ở 12ns lớn hơn một chút. Lý do cho điều này là sự tích tụ nhiệt gây ra sự sụp đổ cạnh ở 12ns. Năng lượng xung đơn và công suất cực đại thích hợp có ảnh hưởng quan trọng đến việc kiểm soát sự sụp đổ cạnh. Năng lượng xung đơn cao hơn và công suất cực đại cao hơn ở cùng độ rộng xung có hiệu ứng xử lý tốt hơn.
②Ảnh hưởng của tần suất lặp lại đến quá trình khoan kính
Qua thực nghiệm, có thể kết luận rằng khi tần số lặp lại là tần số cắt, hiệu suất xử lý là cao nhất, thời gian xử lý được giảm xuống để giảm tích tụ nhiệt và mẻ cạnh là nhỏ nhất so với 90% và 110%. Khi tần số dưới tần số cắt, công suất đầu ra trung bình thấp, dẫn đến hiệu suất thấp. Khi tần số trên tần số cắt, năng lượng xung đơn và công suất cực đại giảm, dẫn đến hiệu suất thấp.
③ Ảnh hưởng của công suất đến quá trình khoan kính
Công suất của tia laser ảnh hưởng đến hiệu suất và thời gian xử lý. Để khám phá sâu hơn ảnh hưởng đáng kể của công suất tia laser đến hiệu suất, thí nghiệm sử dụng các thông số tương tự để chỉ thay đổi phần trăm công suất. Các thông số được chọn là chế độ 9ns tần số 280k và phần trăm công suất được đặt thành 70%, 80%, 90%. Hiệu suất khoan lỗ có đường kính 10mm trên kính trắng dày 3mm được thử nghiệm.
Qua các thí nghiệm, có thể kết luận rằng khi công suất trung bình tăng thì công suất cực đại của tia laser cũng tăng, thời gian cần thiết để khoan các lỗ có cùng độ dày và cùng đường kính sẽ giảm.
02 Thí nghiệm khoan hình dạng đặc biệt bằng laser
Tia laser phát ra chùm tia laser, và động cơ điện kế thực hiện chuyển động tốc độ cao của chùm tia laser thông qua chuyển động tốc độ cao, sau đó tập trung chùm tia laser vào phạm vi làm việc thông qua thấu kính F-Theta. Phương pháp xử lý này thuận tiện, có thể kiểm soát và điều chỉnh được, đồng thời cung cấp giải pháp cạnh tranh cho quá trình xử lý tự động và tích hợp thiết bị.
03 Thí nghiệm khoan kính có độ dày khác nhau
Trong ngành khoan thủy tinh, cải thiện hiệu quả và giảm chi phí là những mục tiêu chung. Giải quyết những điểm khó khăn và đau đầu của ngành là mục tiêu phát triển không ngừng của Jept. Năng lượng xung đơn lớn hơn và công suất đỉnh cao hơn cải thiện đáng kể hiệu quả xử lý.
04 Laser dòng JPT M8
Laser dòng JPT M8 sử dụng cấu trúc bộ khuếch đại công suất dao động chính MOPA. Kể từ khi ra mắt vào năm 2021, nó đã trải qua nhiều lần lặp lại, nâng cấp và tối ưu hóa, và đã phát triển các loại laser có nhiều mức công suất khác nhau cho các ứng dụng khác nhau. Laser công suất trung bình và thấp (như 20 watt và 50 watt) phù hợp để xử lý bề mặt và khắc các vật liệu nhạy nhiệt. Laser công suất trung bình và cao (100 watt đến 300 watt) hoạt động tốt trong các ứng dụng hiệu suất cao và nhu cầu cao như cắt sâu, khắc sâu và phủ sương thủy tinh.
Trong khi vẫn duy trì chức năng tần số xung có thể điều chỉnh độc lập của dòng JPT M7, dòng M8 đã tập trung vào việc tối ưu hóa công suất đỉnh xung và chất lượng chùm tia. Dòng này vẫn có thể duy trì chất lượng chùm tia tuyệt vời trong điều kiện làm việc công suất cao, với công suất đỉnh lên tới 300KW. Các laser dòng M8 hiệu quả đã mang đến một phương pháp xử lý mới và hiệu quả cho lĩnh vực xử lý tự động hóa công nghiệp.
05 Ứng dụng tính chất vật liệu phức tạp
Dựa trên đặc điểm của laser đỉnh cao dòng M8, một số hiệu ứng mà laser sợi quang hồng ngoại thông thường không thể đạt được có thể đạt được, chẳng hạn như đánh dấu trên nhựa. Có nhiều loại nhựa phổ biến. Thông thường, laser sợi quang hồng ngoại 1064nm được coi là không phù hợp để đánh dấu trên vật liệu nhựa. Laser rắn UV hoặc laser CO2 thường được sử dụng. Tuy nhiên, đặc tính nhiệt thấp của laser đỉnh cao giúp việc đánh dấu này trở nên khả thi.
So với nhiều vấn đề tồn tại trong quá trình gia công tiếp xúc truyền thống, phương pháp gia công không tiếp xúc bằng laser đỉnh cao và công suất cao có những ưu điểm đáng kể. Mặc dù đầu tư ban đầu lớn hơn, nhưng quá trình gia công sau đó ổn định hơn và đòi hỏi ít đầu tư liên tục hơn. Trong các ứng dụng gia công có đặc tính vật liệu và đặc tính vật lý phức tạp, laser đỉnh cao dòng JPT M8 có thể dễ dàng xử lý và hoàn thành quy trình với chất lượng cao nhờ chất lượng chùm tia tuyệt vời và khả năng lựa chọn thông số có thể điều chỉnh.
