Способ художественной обработки изделий из стекла, преимущественно боросиликатного и хрусталя

 

Использование: в стекольной и ювелирной промышленности. Сущность изобретения: изделие из стекла подвергают термическому отжигу для снятия внутренних механических напряжений. Полируют внешние поверхности изделия, через которые предстоит нанесение элементов внутреннего объемного рисунка, Устанавливают объектив относительно изделия на расстоянии, обеспечивающем фокусирование светового пятна импульса лазерного излучения в заданной точке объема внутри материала изделия. Расстояние от внешней поверхности изделия до светового пятна не менее 100 диаметров светового пятна. Охлаждают изделие до температуры 223...253К, т.е. помещают изделие на все время обработки в охлажденцую воздушную среДу. Воздействуют на изделие импульсом лазерного излучения с длиной волны от 1,06 до 4,5 мкм. Мощность лазерного излучения устанавливают из условия , чтобы довести температуру стекла в световом пятне за время воздействия импульса до значения температуры стеклования . Повторяют операции для нанесения всех элементов объемного внутреннего ри,- сунка.1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ()9) (! !) (51)5 С 03 В 33/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ттутя П..-", |,тт jy

Ф

tw

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4852113!33 (22) 18.07.90 (46) 30.05.93. Бюл. ¹ 20 (71) Владимирский политехнический институт (72) И.M.×óðèêoâ, A.В.Павшуков и Н,Н.ДаВыдов (56) Мачулка Г,А. Лазерная обработка стекла. М,: Сов.радио, 1979, с. 37,40. (54) СПОСОБ ХУДОЖЕСТВЕННОЙ ОБРАБОТКИ ИЗДЕЛИЙ ИЗ СТЕКЛА, ПРЕИМУ ЩЕСТВЕННО БОРОСИЛИКАТНОГО И

ХРУСТАЛЯ (57) Использование: в стекольной и ювелирной промышленности. Сущность изобретения: изделие иэ стекла подвергают термическому отжигу для снятия внутренних механических йапряжений. Полируют внешние поверхности иэделия, через которые предстоит нанесение элементов внутреннего объемного

Изобретение относится к области художественной обработки изделий декоративно-прикладного искусства из оптически прозрачных материалов, в частности к способам получения особых световых эффектов в материалах для художественных изделий типа стекло, янтарь, драгоценные, полудрагоценные и синтетические камни, органическое стекло, хрусталь, и может быть использовано в стекольной и ювелирной промышленности.

Цель изобретения — повышение художественной выразительности и потребительский качеств изделий.

Поставленная цель достигается тем, что по, способу художественной обработки изрисунка, Устанавливают объектив относительно изделия на расстоянии, обеспечивающем фокусирование светового пятна импульса лазерного излучения в заданной точке объема внутри материала изделия.

Расстояние от внешней поверхности изделия до светового пятна не менее 100диаметров светового пятна. Охлаждают изделие до температуры 223...253K, т.е. помещают иэделие на все время обработки в охлажденную воздушную среДу. Воздействуют на изделие импульсом лазерного излучения с длиной волны от 1,06 до 4,5 мкм. Мощность лазерного излучения устанавливают из условия, чтобы довести температуру стекла в световом пятне за время воздействия импульса до значения температуры стеклования. Повторяют операции для нанесения всех элементов объемного внутреннего ри; сунка. 1 ил, ° ааЪ делий из стекла, включающему термический отжиг, полирование и нанесение рисунка воздействием на стекло импульсов сфокуси-: рованного лазерного излучения, на стекло воздействуют лазерным излучением с дли-, .64 ной волны от1,06до4,5 мкм, при нанесении О. рисунка световое пятно излучения фокуси- с, руют внутри материала на расстоянии от внешних поверхностей изделия не менее

100 диаметров пятна излучения, а темперазааааЪ туру стекла в световом пятне за время воздействия импульса излучения доводят до значения температуры стеклования, Кроме того, нанесение рисунка лучом лазерного излучения осуществляют на изделие из стекла в воздушной среде с температурой

223...253 К (-50...-20 С), 1818307

Гпособ реализуется устройством, в котором трехкоординатный механизм перемещает в пространстве объектив, который обладает малой массой {десятки грамм) и габаритами, Художественные изделия из стекла (например, вазы) имеют значительную массу

I (до нескольких килограмм) и габариты.

Прерывистое вращение рабочего стола с изделием в промежутке времени между воздействующими импульсами лазерного излучения обеспечивает точную ориентацию различных поверхностей обрабатываемого изделия относительно объектива, что способствует высококачественному воспроизведению всей композиции объемного рисунка, Применение охлаждающей термокамеры, в которой установлен рабочий стол с изделием, обеспечивает повышение потребитель. ских качеСтв за счет повышения качества наносимых элементов рисунка (точек из микротре .,,ин в сетевом пятне).

На чертеже показана схема устройства. реализующего способ художественной обработки изделий из стекла.

На чертеже обозначены; 1 — лазер, 1— световод импульсного лазерного излучения, 3 — объектив, фокусирующий лазерное излучение,- 4 — световое пятно лазерного излучения, 5 — изделие из стекла, подвергающееся художественной лазерной обработке, G — рабочий стол с захватами для фиксации изделия, 7.— трехкоординатный механизм перемещения объектива, 8 — блок управления механизмом перемещения, рабочим столом и запуском лазера, 9 — термокамера, 10,11 — отверстия для прокачивания через термокамеру газообразного хладагента (воздух, азот, углекислый газ и т.д.)

Световод 2 лазерного излучения представляет собой гибкий световод на основе волоконно-оптических материалов или взаимосвязанную систему подвижных зеркал, обеспечивающих передачу импульса излучения от лазера 1 на объектив 3, Рабочий стол 6 осуществляет прерыви стое вращение изделия 5 в пространстве по командам блока управления 8 и обеспечивает требуемую ориентацию различнь х сторон обрабатываемого изделия 5 относительно объектива 3 перед воздействием импульса лазерного излучения. Рабочий стол 6 представляет собой электромеханическое устройство, Трехкоординатный механизм 7 перемещения обьектива 3 осуществляет требуемое пространственное перемещение объектива

3 относительно изделия 5. следовательно, обеспечивает точную ориентацию в объеме материала 5 светового пятна 4 лазерного излучения. Механизм относится к электромеханическим устройствам и срабатывает по командам блока управления.

Блок управления 8 представляет собой

5 вычислительное устройство, которое вырабатывает электрические сигналы воздействия на механизм 7 и рабочий стол б в соответствии с заданной программой нанесения элементов рисунка в процессе художественной обработки изделия 5. Блок управления 8 может быть" реализован, например, в виде микроЭВМ и связан с входом управления запуском лазера 1.

Термокамера 9 осуществляет охлаждение обрабатываемого изделия 5дотребуемой температуры, например, путем прокачивания через термокамеру газообразных хладагентов (воздух, азот, С02, фреон и др,)

Порядок выполнения операций предлагаемого способа художествен ной обработки изделий из стекла заключается в следующем, Изделие 1 из стекла подвергают термическому отжигу для снятия внутренних механических напряжений.

Полируют внешние поверхности изделия 5, через которые предстоит нанесение элементов внутреннего объемного рисунка.

Устанавливают объектив 3 относитель30 но изделия 5 на расстояние, обеспечивающем фокусирование светового пятна 4 импульса лазерного излучения в заданной точке объема внутри материала изделия.

Расстояние от внешней поверхности изделий 5 до светового пятна 4 не менее 100 диаметров светового пятна.

Охлаждают изделие 5 до температуры

?23..;253 К, т.е. помещают изделие на все время обработки в охлажденную воздуш40 ную среду

Воздействуют на изделие 5 импульсом лазерного излучения с длиной волны от 1,06 до 4,5 мкм, Мощность лазерного излучения устанавливают из условия, чтобы довести

45 температуру стекла в световом пятне 4 за время воздействия импульса до значения температуры стеклования.

Конкретные значения параметров лазерного лзлучения для различных стекол уточняют экспериментальным путем.

Повторяют операции по пп. 3--5 для нанесения всех элементов объемного внутреннего рисунка.

Работает устройство, реализующее способ художественной обработки изделий из стекла, следующим образом.

В программируемое запоминающее устройство блока управления 8 вводят программу, описывающую порядок нанесения на изделие 5 элементов объемно . п. .-,óíка.

1818307

Термокамеру 9 подключают к системе прокачивания через отверстия 10, 11 газообразного хладагента, С выхода блока управления 8 на элект-.ромеханизм прерывистого вращения рабо- 5 чего стола 6 поступает сигнал воздействия, который обеспечивает требуемую ориентацию внешних поверхностей изделия 5 относительно объектива 3.

С другого выхода блока управления 8 на 10 электромеханизм 7 перемещения объектива поступает сигнал воздействия, который обеспечивает требуемую ориентацию объектива 3 относительно полированной поверхности изделия 5, 15

С третьего выхода блока управления 8 на вход запуска лазера 1 поступает сигнал, который обеспечивает формирование импульса лазерного излучения требуемой мощности, воздействующего на материал 20 изделия 5, Далее в соответствии с заданной программой обработки изделия 5 в блоке управления 8 формируется следующий сигнал воздействия на электромеханиэм стола б, механизм перемещения 7 и вход запуска лазера 1. В результате обеспечивается нанесение следующего элемента рисунка и так далее.

Формула изобретения

Способ художественной обработки изделий из стекла, преимущественно боросиликатного и хрусталя, путем отжига стекла, полирования поверхности и нанесения рисунка импульсами сфокусированного лазерного луча, отличающийся тем, что, с целью повышения художественной выраэительнести и потребительских качеств изделий, нанесение рисунка лучом лазера осуществляют в всздушной среде с температурой 223„,253 К„причем световое пятно излучения фокусируют в массе изделия на расстоянии от внешних его поверхностей не менее 100 диаметров пятна излучения, а температуру стекла в световом пятне за время воздействия импульсов излучения доводят до значения, превышающего предел термостойкости.