רקע נוכחי של עיבוד קידוח זכוכית
לזכוכית יש שקיפות טובה ויציבות כימית ונמצאת בשימוש נרחב בחיים. בתחומי הזכוכית המיוחדת כמו רפואית, כימית, פוטו-וולטאית ועוד, עם התפתחות המדע והטכנולוגיה, גם הביקוש עולה משנה לשנה. להלן כמה סיווגי זכוכית נפוצים ומאפייני העיבוד שלהם:
1. זכוכית סודה-ליים, זכוכית לבנה במיוחד וזכוכית K9
● זכוכית סודה-ליים (זכוכית רגילה)
● זכוכית לבנה במיוחד (זכוכית נמוכה בברזל)
● זכוכית K9
לסוג זה של זכוכית יש קשיחות וקשיות טובים והיא מתאימה לקידוח חורים בעובי של 0-20 מ"מ.
2. זכוכית בורוסיליקט גבוהה וזכוכית קוורץ
● זכוכית בורוסיליקט גבוהה: ביצועי העברת אור מעולים ומקדם התפשטות תרמית נמוך במיוחד.
● זכוכית קוורץ: נפוץ בעדשות אופטיות, עם קשיות גבוהה במיוחד.
בעת עיבוד זכוכית מסוג זה, משתמשים בדרך כלל בשיטת ההתפשטות וההתכווצות התרמית או בשיטת פיצול הלייזר. עם ההתפתחות המתמשכת של טכנולוגיית הלייזר, קידוח זכוכית בלייזר הפך בהדרגה לאפשרות עיבוד חדשה. לעיבוד של זכוכית בעלת קשיות גבוהה, יש צורך בלייזר בהספק גבוה.
3. זכוכית מחוסמת
זכוכית מחוסמת היא זכוכית דחוסה שיוצרת לחץ לחיצה על פני השטח באמצעות שיטות כימיות או פיזיקליות, ובכך משפרת את החוזק וכושר הנשיאה של הזכוכית. ההתנגדות ללחץ הרוח, עמידות הקור והחום ועמידות הפגיעה שלו משופרים. עם זאת, לא ניתן לחתוך זכוכית מחוסמת לאחר העיבוד. כאשר זכוכית מחוסמת נשברת, השברים הם חלקיקים בעלי זווית קהה בצורת חלת דבש, מה שמפחית את הפגיעה בגוף האדם.
לסוגים שונים של זכוכית יש יתרונות ודרישות עיבוד משלהם בתרחישי יישומים שונים. בחירת שיטת העיבוד והכלים הנכונים היא המפתח להבטחת איכות העיבוד.
יתרונות קידוח זכוכית בלייזר
קידוח זכוכית הוא חוליה מרכזית בייצור זכוכית ובעיבוד עמוק, וחשיבותו ברורה מאליה. כיום, תהליכי חיתוך זכוכית מסורתיים כוללים בעיקר חיתוך כלי CNC וחיתוך CNC באמצעות סילון מים. עבור ארגונים קטנים או ארגונים עם תקציב מוגבל, קשה לקדם ולהשתמש בשתי שיטות החיתוך המסורתיות הללו בגלל העלות הגבוהה.
כעיבוד ללא מגע, קידוח זכוכית בלייזר משתמש בקרן לייזר ממוקדת בצפיפות אנרגיה גבוהה כדי להמיס או אפילו לאדות את הזכוכית. הלייזר משתמש בהעברת האור של הזכוכית כדי להתמקד בשכבה התחתונה של הזכוכית, וסורק במהירות גבוהה דרך גלוונומטר 2.5D כדי להסיר את הזכוכית שכבה אחר שכבה מלמטה למעלה, ויכול לעבד עוביים וסוגים שונים של זכוכית . בנוסף להשקעה ההתחלתית בעלות, זכוכית חיתוך בלייזר אינה דורשת עלויות מתכלים עוקבות, והפכה בהדרגה לבחירה חשובה עבור תעשיית עיבוד הזכוכית.
הפעם, הלייזר JPT YDFLP-M8-200-SW-V2, עם גלוונומטר 2.5D, ותוכנת חיתוך תלת מימדית ומערכת חומרה שימשו לניסויים, שיכולים להשיג חורים עגולים קונבנציונליים או זכוכית בצורת זכוכית מיוחדת ניקוב וחיתוך. בהשוואה לקידוח מכאני מסורתי, למערכת זו יעילות עיבוד גבוהה, עלות תחזוקה נמוכה והשפעה תרמית קטנה.
01 השפעת פרמטרי לייזר על קידוח זכוכית
① השפעת רוחב הדופק על קידוח זכוכית
להלן ניסוי קידוח על זכוכית לבנה במיוחד. קוטר העיגול הוא 10 מ"מ ועוביו 3 מ"מ. תדרי החיתוך המקבילים למצב 6ns, מצב 9ns ו-12ns משמשים לבדיקת השפעת רוחב הדופק על חיתוך זכוכית.
באמצעות ניסויים, אנו יכולים להסיק שהערכים הממוצעים והמקסימליים של קריסת קצה ב-9ns הם הטובים ביותר, ואחריהם 6ns, שגם להם ביצועי קריסת קצוות טובים. הערכים הממוצעים והמקסימליים של קריסת קצה ב-12ns גדולים מעט יותר. הסיבה לכך היא שהצטברות חום גורמת לקריסת קצה ב-12ns. אנרגיית דופק בודד מתאימה והספק שיא משפיעים על שליטה על קריסת קצה. אנרגיית פולסים בודדים גבוהה יותר והספק שיא גבוה יותר באותו רוחב פולס הם בעלי השפעות עיבוד טובות יותר.
②השפעת תדירות החזרות על קידוח זכוכית
באמצעות ניסויים, ניתן להסיק שכאשר תדירות החזרות היא תדירות החיתוך, יעילות העיבוד היא הגבוהה ביותר, זמן העיבוד מצטמצם כדי להפחית את הצטברות החום, ושבבי הקצוות הוא הקטן ביותר בהשוואה ל-90% ו-110%. כאשר התדר הוא מתחת לתדר החיתוך, הספק המוצא הממוצע נמוך, וכתוצאה מכך יעילות נמוכה. כאשר התדר הוא מעל תדר החיתוך, אנרגיית הפולס הבודד והספק שיא יורדים, וכתוצאה מכך יעילות נמוכה.
③ השפעת הכוח על קידוח זכוכית
כוחו של הלייזר משפיע על יעילות וזמן העיבוד. על מנת להמשיך ולחקור את ההשפעה המשמעותית של כוח הלייזר על היעילות, הניסוי משתמש באותם פרמטרים כדי לשנות רק את אחוז ההספק. הפרמטרים נבחרים כמצב 9ns בתדר 280k, ואחוז ההספק מוגדר ל-70%, 80%, 90%. נבדקת היעילות של קידוח חור בקוטר 10 מ"מ בזכוכית לבנה בעובי 3 מ"מ.
באמצעות ניסויים ניתן להסיק שככל שההספק הממוצע עולה, שיא הספק הלייזר עולה, והזמן הנדרש לקדוח חורים באותו עובי ובאותו קוטר פוחת.
02 ניסוי קידוח בצורת לייזר מיוחד
הלייזר מוציא את קרן הלייזר, ומנוע הגלוונומטר מבין את התנועה המהירה של קרן הלייזר באמצעות תנועה במהירות גבוהה, ולאחר מכן ממקד אותה לטווח העבודה דרך עדשת F-Theta. שיטת עיבוד זו נוחה, ניתנת לשליטה ומתכווננת, ונותנת מענה תחרותי לעיבוד אוטומטי ואינטגרציה משולבת של ציוד.
03 ניסוי על זכוכית קידוח בעוביים שונים
בתעשיית קידוחי הזכוכית, שיפור יעילות והפחתת עלויות הם עיסוקים נפוצים. פתרון נקודות הכאב והקשיים של התעשייה היא מטרת הפיתוח הבלתי פוסקת של Jept. אנרגיית פעימה בודדת גדולה יותר והספק שיא גבוה יותר משפרים משמעותית את יעילות העיבוד.
04 לייזרים מסדרת JPT M8
הלייזרים מסדרת JPT M8 משתמשים במבנה MOPA של מגבר כוח מתנד ראשי. מאז השקתו ב-2021, הוא עבר מספר רב של איטרציות, שדרוגים ואופטימיזציות, ופיתח לייזרים ברמות הספק שונות עבור יישומים שונים. לייזרים בהספק בינוני ונמוך (כגון 20 וואט ו-50 וואט) מתאימים לטיפול פני השטח ותחריט של חומרים רגישים לחום. לייזרים בעוצמה בינונית וגבוהה (100 וואט עד 300 וואט) מתפקדים היטב ביישומים בעלי יעילות גבוהה ובעלי דרישה גבוהה כגון חיתוך עמוק, חריטה עמוקה והקפאת זכוכית.
תוך שמירה על פונקציית תדר הדופק הניתנת להתאמה עצמאית של סדרת JPT M7, סדרת M8 התמקדה באופטימיזציה של שיא הספק הדופק ואיכות האלומה. סדרה זו עדיין יכולה לשמור על איכות אלומה מעולה בתנאי עבודה בהספק גבוה, עם הספק שיא של עד 300KW. הלייזרים היעילים מסדרת M8 הביאו שיטת עיבוד חדשה ויעילה לתחום עיבוד האוטומציה התעשייתית.
05 יישום תכונות חומר מורכבות
בהתבסס על המאפיינים של הלייזר הגבוה מסדרת M8, ניתן להשיג כמה אפקטים שלייזרי סיבים אינפרא אדום רגילים אינם יכולים להשיג, כגון סימון על פלסטיק. ישנם סוגים רבים של פלסטיק נפוצים. בדרך כלל, לייזרים סיבים אינפרא אדום 1064nm נחשבים לא מתאימים לסימון על חומרים פלסטיים. לייזרים מוצקים UV או לייזרים CO2 משמשים בדרך כלל. עם זאת, מאפייני החום הנמוכים של לייזרים עם שיא גבוה מאפשרים סימון זה.
בהשוואה לבעיות שונות הקיימות בעיבוד מגע מסורתי, לשיטת העיבוד ללא מגע של לייזר עם שיא ועוצמה גבוהה יש יתרונות משמעותיים. למרות שההשקעה הראשונית גדולה יותר, העיבוד שלאחר מכן יציב יותר ודורש פחות השקעה שוטפת. בעיבוד יישומים בעלי תכונות חומר מורכבות ותכונות פיזיקליות, הלייזר הגבוה מסדרת JPT M8 יכול להתמודד בקלות ולהשלים את התהליך באיכות גבוהה הודות לאיכות האלומה המצוינת ובחירת הפרמטרים הניתנים להתאמה.
