Способ лазерной резки трубчатых заготовок из стекла

 

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к методам разделения материалов с помощью лазерного излучения за счет создания внутренних термонапряжений. Цель изобретения - повышение производительности и качества резки. Способ лазерной резки трубчатых заготовок из стекла предусматривает воздействие на поверхность вращающейся заготовки лазерным лучом. Лазерный луч фокусирует с помощью линзы и направляют на поверхность заготовки под углом к линии, соединяющей ось заготовки и центр линзы. Отраженный от заготовки луч вновь направляют в зону резки с помощью зеркала, размещенного под углом β к линии, проходящей через центр линзы и ось заготовки, при этом угол b определяют из следующего выражения: β = [2arcsin(R+L)/(R·sinα)-α-90°], где R - радиус заготовки; L - расстояние от центра линзы до поверхности заготовки (фокусное расстояние); α - угол между лучом лазера и линией, соединяющей ось заготовки и центр линзы. 1 ил. 1 табл.

Изобретение относится к лазерной технике, в частности к методам разделения материалов с помощью лазерного излучения за счет создания термонапряжений. Изобретение может быть использовано в приборостроении для резки стеклянных деталей при изготовлении электровакуумных приборов (ЭВП). Целью изобретения является повышение производительности и качества резки. Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлена схема осуществления способа. Лазерный луч 1 из газового лазера 2 пропускают через фокусирующую линзу 3 и подают на поверхность заготовки 4, закрепленной в механизм ее вращения 5. Лазерный луч направляют под углом α к линии, соединяющей ось заготовки 4 и центр линзы 3. Отраженный от поверхности заготовки луч 6 с помощью зеркала 7 вновь направляют лучом на поверхность заготовки в зону резки "С". Зеркало размещают под углом β к линии проходящей через центр линзы и ось заготовки, который определяют из следующего выражения β 2 arcsin · sin - α-90 где R радиус заготовки; L расстояние от центра линзы до поверхности заготовки (фокусное расстояние); α угол между лучом лазера и линией, соединяющей ось заготовки и центр линзы. Примеры реализации способа. П р и м е р 1. Заготовку из стекла С79-3 диаметром 36 мм и толщиной стенки 1,8 мм зажимают в цанге механизма вращения (приспособление СОБ-919) и вращают со скоростью 600 об/мин. На поверхность вращающейся заготовки направляют сфокусированный линзой луч СО₂-лазера ИЛГН-704 мощностью излучения 40 Вт и длиной волны излучения 10,6 мкм. Луч лазера направляют под углом α= 8^о к линии, соединяющей ось заготовки и центр линзы. В установке для лазерной резки используют германиевую линзу диаметром 15 мм и фокусным расстоянием L 100 мм. При этом на поверхности обрабатываемой стеклянной заготовки формируют проекцию лазерного луча в виде эллипса, вытянутого в направлении траектории резки. В результате воздействия лазерного луча на стеклянную заготовку возникает градиент температур вдоль траектории реза, т.е. по периметру заготовки. Термораскалывание стеклянной заготовки происходит в точке на траектории резки, где градиент температур превышает предел термостойкости стекла. Под углом β 35^о к линии, проходящей через центры линзы и ось заготовки, размещают зеркало (плоскопараллельную пластину диаметром 30 мм с нанесенным отражающим покрытием), с помощью которого отраженный от стеклянной заготовки лазерный луч вновь направляют на заготовку. При этом повышается температура в точке попадания луча на траекторию резки и уменьшается время, за которое градиент температур по траектории резки превысит предел термостойкости стекла, т. е. уменьшается время нагрева (при этом повышается производительность резки). В приведенном примере время резки составляет 16 с. Отрезанная часть заготовки отделяется и попадает в специальный кювет. После этого закрепляют новую заготовку и описанный выше процесс повторяется. П р и м е р ы 2, 3, 4. Осуществляют как в примере 1 (параметры и результаты представлены в табл.). П р и м е р 5. Резку стекла выполняют по способу прототипа. Как видно из таблицы, применение предлагаемого способа (по примеру 2) по сравнению с прототипом (пример 5) позволяет повысить производительность резки почти в 1,6 раза. За счет дополнительного отраженного лазерного воздействия на поверхность заготовки в зоне реза создают благоприятные условия для образования необходимого градиента температуры, что улучшает качество резки и приводит к сокращению требуемого времени теплового воздействия, т.е. сокращает время резки, что дает возможность повысить производительность.

Формула изобретения

СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ ТРУБЧАТЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ СТЕКЛА путем воздействия на поверхность вращающейся заготовки сфокусированным с помощью линзы лучом, направленным под углом к линии, соединяющей ось заготовки и центр линзы, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и качества резки, на поверхность заготовки в зоне резки дополнительно воздействуют лучом, отраженным от поверхности заготовки и вновь направленным на нее с помощью зеркала, размещенного под углом β к линии, проходящей через центр линзы и ось заготовки, при этом угол b определяют из следующего выражения: где R - радиус заготовки; L - расстояние от центра линзы до поверхности заготовки; α - угол между лучом лазера и линией, соединяющей ось заготовки и центр линзы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

MM4A Досрочное прекращение действия патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Номер и год публикации бюллетеня: 31-2000

Извещение опубликовано: 10.11.2000        

---