Antecedentes actuales del procesamiento de perforación de vidrio
El vidrio tiene buena transparencia y estabilidad química y se usa ampliamente en la vida. En los campos de vidrio especial, como el médico, el químico, el fotovoltaico, etc., con el desarrollo de la ciencia y la tecnología, la demanda también aumenta año tras año. A continuación, se presentan algunas clasificaciones de vidrio comunes y sus características de procesamiento:
1. Vidrio sódico-cálcico, vidrio ultrablanco y vidrio K9
● Vidrio sódico-cálcico (vidrio ordinario)
● Vidrio ultrablanco (vidrio con bajo contenido de hierro)
● Vidrio K9
Este tipo de vidrio tiene buena tenacidad y dureza y es adecuado para perforar agujeros con un espesor de 0-20mm.
2. Vidrio de borosilicato alto y vidrio de cuarzo.
● Vidrio de borosilicato alto: excelente rendimiento de transmisión de luz y coeficiente de expansión térmica extremadamente bajo.
● Vidrio de cuarzo: comúnmente utilizado en lentes ópticas, con una dureza extremadamente alta.
Para procesar este tipo de vidrio, se suele utilizar el método de expansión y contracción térmica o el método de división por láser. Con el continuo desarrollo de la tecnología láser, la perforación de vidrio por láser se ha convertido gradualmente en una nueva opción de procesamiento. Para el procesamiento de vidrio de alta dureza, se requiere un láser de alta potencia de pico.
3. Vidrio templado
El vidrio templado es un vidrio pretensado que genera una tensión de compresión en la superficie mediante métodos químicos o físicos, mejorando así la resistencia y la capacidad de carga del vidrio. Se mejoran su resistencia a la presión del viento, al frío y al calor y a los impactos. Sin embargo, el vidrio templado no se puede cortar después del procesamiento. Cuando el vidrio templado se rompe, los fragmentos son partículas con forma de panal y ángulos romos, lo que reduce el daño al cuerpo humano.
Los distintos tipos de vidrio tienen sus propias ventajas y requisitos de procesamiento en diferentes escenarios de aplicación. Elegir el método y las herramientas de procesamiento adecuados es la clave para garantizar la calidad del procesamiento.
Ventajas de la perforación de vidrio con láser
La perforación de vidrio es un elemento clave en la producción y el procesamiento profundo de vidrio, y su importancia es evidente. En la actualidad, los procesos tradicionales de corte de vidrio incluyen principalmente el corte CNC con herramienta y el corte CNC con chorro de agua. Para las pequeñas empresas o las empresas con presupuestos limitados, estos dos métodos de corte tradicionales son difíciles de promover y utilizar debido al alto costo.
Como un procesamiento sin contacto, la perforación de vidrio con láser utiliza un haz láser de alta densidad de energía enfocado para fundir o incluso vaporizar el vidrio. El láser utiliza la transmitancia de luz del vidrio para enfocarse en la capa inferior del vidrio y escanea a alta velocidad a través de un galvanómetro 2.5D para eliminar el vidrio capa por capa de abajo a arriba, y puede procesar diferentes espesores y tipos de vidrio. Además de la inversión de costos inicial, el corte de vidrio con láser no requiere costos de consumibles posteriores y se ha convertido gradualmente en una opción importante para la industria de procesamiento de vidrio.
En esta ocasión, se utilizó el láser JPT YDFLP-M8-200-SW-V2, con un galvanómetro 2.5D y un sistema de software y hardware de corte tridimensional para realizar experimentos, que permiten realizar perforaciones y cortes de vidrio con formas especiales o agujeros redondos convencionales. En comparación con la perforación mecánica tradicional, este sistema tiene una alta eficiencia de procesamiento, un bajo costo de mantenimiento y un pequeño impacto térmico.
01 Efecto de los parámetros del láser en la perforación del vidrio
① Efecto del ancho de pulso en la perforación del vidrio
A continuación se muestra un experimento de perforación en vidrio ultrablanco. El diámetro del círculo es de 10 mm y el espesor es de 3 mm. Las frecuencias de corte correspondientes al modo de 6 ns, el modo de 9 ns y el modo de 12 ns se utilizan para probar el efecto del ancho de pulso en el corte de vidrio.
A través de experimentos, podemos concluir que los valores promedio y máximo de colapso de borde a 9 ns son los mejores, seguidos de 6 ns, que también tiene un buen rendimiento de colapso de borde. Los valores promedio y máximo de colapso de borde a 12 ns son ligeramente mayores. La razón de esto es que la acumulación de calor causa colapso de borde a 12 ns. La energía de pulso único apropiada y la potencia pico tienen una influencia importante en el control del colapso de borde. Una energía de pulso único más alta y una potencia pico más alta en el mismo ancho de pulso tienen mejores efectos de procesamiento.
②La influencia de la frecuencia de repetición en la perforación del vidrio
A través de experimentos, se puede concluir que cuando la frecuencia de repetición es la frecuencia de corte, la eficiencia de procesamiento es la más alta, el tiempo de procesamiento se reduce para reducir la acumulación de calor y el astillado del borde es el más pequeño en comparación con el 90% y el 110%. Cuando la frecuencia está por debajo de la frecuencia de corte, la potencia de salida promedio es baja, lo que resulta en una baja eficiencia. Cuando la frecuencia está por encima de la frecuencia de corte, la energía de pulso único y la potencia pico disminuyen, lo que resulta en una baja eficiencia.
③ La influencia de la potencia en la perforación del vidrio
La potencia del láser afecta la eficiencia y el tiempo de procesamiento. Para explorar más a fondo la influencia significativa de la potencia del láser en la eficiencia, el experimento utiliza los mismos parámetros para cambiar solo el porcentaje de potencia. Los parámetros se seleccionan como modo 9ns, frecuencia 280k, y el porcentaje de potencia se establece en 70%, 80%, 90%. Se prueba la eficiencia de perforar un orificio de 10 mm de diámetro en vidrio blanco de 3 mm de espesor.
A través de experimentos, se puede concluir que a medida que aumenta la potencia promedio, aumenta la potencia máxima del láser y disminuye el tiempo necesario para perforar agujeros del mismo espesor y el mismo diámetro.
02 Experimento de perforación con forma especial mediante láser
El láser emite el haz láser y el motor del galvanómetro realiza el movimiento de alta velocidad del haz láser a través de un movimiento de alta velocidad y luego lo enfoca en el rango de trabajo a través de la lente F-Theta. Este método de procesamiento es conveniente, controlable y ajustable, y proporciona una solución competitiva para el procesamiento automatizado y la integración integrada de equipos.
03 Experimento de perforación de vidrio de diferentes espesores
En la industria de la perforación de vidrio, mejorar la eficiencia y reducir los costos son objetivos comunes. Resolver los problemas y dificultades de la industria es el objetivo de desarrollo constante de Jept. Una mayor energía de pulso único y una mayor potencia de pico mejoran significativamente la eficiencia de procesamiento.
04 Láseres de la serie JPT M8
Los láseres de la serie JPT M8 utilizan una estructura MOPA de amplificador de potencia de oscilador maestro. Desde su lanzamiento en 2021, ha pasado por múltiples iteraciones, actualizaciones y optimizaciones, y ha desarrollado láseres de varios niveles de potencia para diferentes aplicaciones. Los láseres de potencia media y baja (como 20 vatios y 50 vatios) son adecuados para el tratamiento de superficies y el grabado de materiales sensibles al calor. Los láseres de potencia media y alta (100 vatios a 300 vatios) funcionan bien en aplicaciones de alta eficiencia y alta demanda, como corte profundo, grabado profundo y esmerilado de vidrio.
Si bien la serie JPT M7 mantiene la función de frecuencia de pulso ajustable de forma independiente, la serie M8 se ha centrado en optimizar la potencia pico del pulso y la calidad del haz. Esta serie aún puede mantener una excelente calidad del haz en condiciones de trabajo de alta potencia, con una potencia pico de hasta 300KW. Los eficientes láseres de la serie M8 han aportado un nuevo y eficiente método de procesamiento al campo del procesamiento de automatización industrial.
05 Aplicación de propiedades de materiales complejos
Basándose en las características del láser de alto pico de la serie M8, se pueden lograr algunos efectos que los láseres de fibra infrarroja ordinarios no pueden lograr, como el marcado en plásticos. Hay muchos tipos comunes de plásticos. Por lo general, los láseres de fibra infrarroja de 1064 nm se consideran inadecuados para el marcado en materiales plásticos. Los láseres sólidos UV o los láseres de CO2 se utilizan comúnmente. Sin embargo, las características de bajo calor de los láseres de alto pico hacen posible este marcado.
En comparación con los diversos problemas existentes en el procesamiento de contacto tradicional, el método de procesamiento sin contacto con láser de alto pico y alta potencia tiene ventajas significativas. Aunque la inversión inicial es mayor, el procesamiento posterior es más estable y requiere una inversión continua menor. En aplicaciones de procesamiento con propiedades físicas y materiales complejos, el láser de alto pico de la serie JPT M8 puede manejar y completar fácilmente el proceso con alta calidad debido a su excelente calidad de haz y selección de parámetros ajustable.
