Лазерное упрочнение кромки стекла
Научная библиотека 28.01.2025 Комментарии к записи Лазерное упрочнение кромки стекла отключеныВ. С. Кондратенко; П. Д. Гиндин; О. В. Трубиенко // “Оптический журнал”, 76, 11, 2009
В процессе эксплуатации различные изделия из стекла подвергаются статическим, динамическим или ударным механическим и термическим воздействиям. На практике наиболее часто на плоские изделия из листового стекла в процессе эксплуатации воздействуют изгибающие или растягивающие нагрузки. Когда кромка стекла попадает в зону действия растягивающих напряжений, возникает опасность разрушения всего изделия из-за наличия на кромке концентраторов напряжений, которыми являются микротрещины и нарушенный после механической обработки поверхностный слой стекла.
Проведенные в испытательном центре “Самарастройиспытания” исследования по оценке прочности образцов стекла размером 800×800×4 мм, используемого в светопрозрачных конструкциях, показали, что при поперечном изгибе равномерно распределенной нагрузкой разрушение стекла начиналось от края образцов в угловых участках. В средней части некоторые образцы имели неразрушенные фрагменты [1].
Таким образом, прочность кромки стеклоизделия имеет первостепенное значение для прочности всего изделия при механических и термических нагрузках. До недавнего времени обработка края стекла осуществлялась преимущественно механическими способами, а именно: скрайбированием твердосплавными роликами или алмазными резцами, алмазно-абразивной обработкой кромки.
С появлением первых оптических квантовых генераторов последовали попытки их применения в качестве режущего инструмента.
Первые работы по лазерному термораскалыванию стекла появились более 30 лет назад [2, 3]. Они вызвали интерес к новому методу лазерной размерной резки благодаря высокой чистоте процесса, основанной на безотходности разделения, а также благодаря высокому качеству кромок. В то время был известен лишь один метод лазерного термораскалывания – это сквозное термораскалывание. В процессе последующих исследований и попыток его промышленного применения был обнаружен ряд серьезных недостатков, ограничивающих производительность и точность раскроя. Их преодоление оказалось задачей сложной и трудноразрешимой. По этой причине метод лазерного термораскалывания был отнесен к числу бесперспективных [4].
С появлением нового способа резки хрупких неметаллических материалов методом лазерного управляемого термораскалывания (ЛУТ) [5, 6] появилась возможность получения бездефектной кромки с повышенной механической прочностью по сравнению с традиционными методами обработки.
Испытания прочности при поперечном изгибе изделий из стекла для плоских дисплейных панелей проводились совместно с компанией “Foxconn Technology Group Ltd.” в соответствии с действующими стандартами. На рис. 3 представлены фотографии стенда для испытания на поперечный изгиб защитных дисплейных экранов.
В данной работе были проведены исследования влияния режимов ЛУТ на прочностные характеристики края стекла. В качестве источников лазерного излучения были использованы СО2-лазеры мощностью 50 Вт. На рис. 4 показаны зависимости прочности кромки от скорости ЛУТ для различных значений мощности лазерного излучения. Как видно из представленных графиков, наиболее высокая прочность кромки достигается при максимальной скорости ЛУТ. В данном случае исключается появление остаточных термических напряжений вдоль линии реза, которые приводят к разупрочнению стекла.
Установлено, что режимы лазерного притупления кромок существенно влияют на прочность кромки. На рис. 6. показаны зависимости прочности кромки от скорости снятия фаски при различных значениях мощности лазерного излучения. Установлено, что при последовательном увеличении мощности лазерного излучения и, соответственно, скорости снятия фаски повышается прочность края стекла.
Полное содержание https://openbooks.itmo.ru/ru/read_article/10170/