Контакт

За последнее десятилетие технология лазерного производства получила быстрое развитие, и ее основным применением является лазерная обработка металлических материалов. Лазерная резка, лазерная сварка и лазерная наплавка металлов являются одними из важнейших процессов лазерной обработки металлов. Однако по мере увеличения концентрации гомогенизация лазерной продукции стала серьезной, что ограничивает рост лазерного рынка. Поэтому, чтобы добиться успеха, лазерные применения должны распространиться на новые области материалов. Неметаллические материалы, подходящие для лазерного применения, включают ткани, стекло, пластмассы, полимеры, керамику и многое другое. Каждый материал используется в нескольких отраслях промышленности, но уже существуют отработанные технологии обработки, поэтому замена лазера непростой задачей.

Чтобы войти в область неметаллических материалов, необходимо проанализировать, возможно ли лазерное взаимодействие с материалом и не возникнут ли побочные реакции. В настоящее время стекло выделяется как основная область с высокой добавленной стоимостью и потенциалом для применения в пакетной лазерной обработке.

Большое пространство для лазерной резки стекла

Стекло является важным промышленным материалом, используемым в различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, строительство, медицина и электроника. Его области применения варьируются от небольших оптических фильтров размером в микрометры до крупногабаритных стеклянных панелей, используемых в таких отраслях, как автомобилестроение или строительство.

Стекло можно разделить на оптическое стекло, кварцевое стекло, микрокристаллическое стекло, сапфировое стекло и многое другое. Важной характеристикой стекла является его хрупкость, что создает серьезные проблемы для традиционных методов обработки. Традиционные методы резки стекла обычно используют твердосплавные или алмазные инструменты, при этом процесс резки разделен на два этапа. Сначала на поверхности стекла создают трещину с помощью инструмента с алмазным напылением или шлифовального круга из твердого сплава. Во-вторых, для отделения стекла вдоль линии трещины используются механические средства. Однако эти традиционные процессы имеют явные недостатки. Они относительно неэффективны, что приводит к неровным краям, которые часто требуют вторичной полировки, и производят много мусора и пыли. Более того, для таких задач, как сверление отверстий в середине стеклянных панелей или резка нестандартных форм, традиционные методы довольно сложны. Именно здесь становятся очевидными преимущества лазерной резки стекла. В 2022 году выручка от продаж стекольной промышленности Китая составила около 744,3 млрд юаней. Уровень проникновения технологии лазерной резки в стекольной промышленности все еще находится на начальной стадии, что указывает на значительные возможности для применения технологии лазерной резки в качестве замены.

Лазерная резка стекла: начиная с мобильных телефонов и далее

Для лазерной резки стекла часто используется фокусирующая головка Безье для генерации лазерных лучей высокой пиковой мощности и плотности внутри стекла. Фокусируя луч Безье внутри стекла, он мгновенно испаряет материал, создавая зону испарения, которая быстро расширяется, образуя трещины на верхней и нижней поверхностях. Эти трещины образуют режущую часть, состоящую из бесчисленных крошечных точек пор, обеспечивая прорезание внешних трещин под напряжением.

Благодаря значительному прогрессу в лазерных технологиях уровни мощности также возросли. Наносекундный зеленый лазер мощностью более 20 Вт может эффективно резать стекло, а пикосекундный ультрафиолетовый лазер мощностью более 15 Вт легко режет стекло толщиной менее 2 мм. Существуют китайские предприятия, которые могут резать стекло толщиной до 17 мм. Лазерная резка стекла отличается высокой эффективностью. Например, резка куска стекла диаметром 10 см на стекле толщиной 3 мм занимает всего около 10 секунд при лазерной резке по сравнению с несколькими минутами при использовании механических ножей. Края, обработанные лазером, гладкие, с точностью надреза до 30 мкм, что исключает необходимость вторичной обработки общепромышленных изделий.

Лазерная резка стекла — относительно недавняя разработка, начавшаяся примерно шесть-семь лет назад. Индустрия производства мобильных телефонов была одной из первых, кто начал использовать лазерную резку стекол камер и испытала резкий всплеск с появлением устройства для лазерной невидимой резки. С ростом популярности полноэкранных смартфонов точная лазерная резка целых стеклянных панелей с большим экраном значительно увеличила производительность обработки стекла. Лазерная резка стала обычным явлением при обработке стеклянных компонентов мобильных телефонов. Эта тенденция в первую очередь обусловлена автоматизированным оборудованием для лазерной обработки защитного стекла мобильных телефонов, устройствами для лазерной резки защитных линз фотоаппаратов и интеллектуальным оборудованием для лазерного сверления стеклянных подложек.

Установленное на автомобиле электронное стекло постепенно подвергается лазерной резке

Экраны, установленные на автомобилях, занимают много стеклянных панелей, особенно это касается центральных экранов управления, навигационных систем, видеорегистраторов и т. д. В настоящее время многие новые энергетические автомобили оснащены интеллектуальными системами и центральными экранами управления увеличенного размера. Интеллектуальные системы стали стандартом в автомобилях: большие и множественные экраны, а также изогнутые трехмерные экраны постепенно становятся основной тенденцией рынка. Стеклянные панели для автомобильных экранов широко используются благодаря своим превосходным характеристикам, а высококачественное изогнутое экранное стекло может обеспечить более комфортные условия для автомобильной промышленности. Однако высокая твердость и хрупкость стекла затрудняют его обработку.

Установленные на автомобиле стеклянные экраны требуют высокой точности, а допуски собираемых конструктивных элементов очень малы. Большие погрешности в размерах при резке квадратных/стержневых сит могут привести к проблемам при сборке. Традиционные методы обработки включают в себя несколько этапов, таких как резка круга, ручная поломка, обработка на станке с ЧПУ и снятие фасок и другие. Поскольку это механическая обработка, она страдает от таких проблем, как низкая эффективность, низкое качество, низкая производительность и высокая стоимость. После резки колеса обработка на станке с ЧПУ формы защитного стекла центрального пульта управления одной машины может занять до 8-10 минут. Сверхбыстрые лазеры мощностью более 100 Вт позволяют разрезать стекло толщиной 17 мм за один проход; интеграция нескольких производственных процессов повышает эффективность на 80%, при этом 1 лазер равен 20 станкам с ЧПУ. Это значительно повышает производительность и снижает затраты на обработку единицы продукции.

Другие применения лазеров в стекле

Кварцевое стекло имеет уникальную структуру, из-за которой его трудно расколоть лазером, но фемтосекундные лазеры можно использовать для травления кварцевого стекла. Это применение фемтосекундных лазеров для прецизионной обработки и травления кварцевого стекла.Фемтосекундная лазерная технология — это быстро развивающаяся в последние годы передовая технология обработки, обладающая чрезвычайно высокой точностью и скоростью обработки, способная выполнять травление и обработку на уровне от микрометра до нанометра на различных поверхностях материалов. Технология лазерного охлаждения меняется в зависимости от меняющихся потребностей рынка. Как опытный производитель чиллеров, который обновляет наши охладитель воды производственные линии, соответствующие тенденциям рынка, сверхбыстрые лазерные охладители серии CWUP от производителя чиллеров TEYU могут обеспечить эффективные и стабильные решения для охлаждения пикосекундных и фемтосекундных лазеров мощностью до 60 Вт.

Лазерная сварка стекла — это новая технология, появившаяся в последние два-три года и первоначально появившаяся в Германии. В настоящее время лишь несколько подразделений в Китае, такие как Huagong Laser, Сианьский институт оптики и точной механики и Harbin Hit Weld Technology, освоили эту технологию.Под действием мощных ультракороткоимпульсных лазеров волны давления, генерируемые лазерами, могут создавать микротрещины или концентрации напряжений в стекле, что может способствовать склеиванию между двумя частями стекла. Склеенное стекло после сварки очень прочное, и уже сейчас можно добиться плотного сваривания между стеклами толщиной 3 мм. В будущем исследователи также сосредоточатся на наплавке стекла с другими материалами. В настоящее время эти новые процессы еще не получили широкого массового применения, но как только они будут доработаны, они, несомненно, будут играть важную роль в некоторых высокотехнологичных областях применения.