Лазерная обработка стекла

ЦВК «Экспоцентр» десятилетиями подтверждает свое право называться крупнейшим и наиболее престижным организатором выставочных и конгрессных мероприятий. «Мир стекла» – один из самых масштабных проектов. Масштабность и ценность выставки можно оценить по числу знаков отличия и огромному количеству участников из других стран. Подобные мероприятия – это не только отличная рекламная площадка и место для эффективного поиска партнеров, но также место демонстрации самых новых технологических разработок. Лазерные технологии широко применяются практически во всех отраслях промышлености, медицины, биологии, косметологии и компьютерной техники. Лазерная обработка стекла позволяет добиться уникальной эффективности резки или создать настоящие шедевры изобразительного искусства на поверхности материала.

Особенности лазеров и технологий

Поток света из лазера во много раз усилен при помощи индуцированного излучения. Принцип работы такого устройства основывается на свойствах преображения активной среды внутри резонатора, подающего и одновременно отражающего обратно энергию. Усиление происходит с помощью как минимум двух зеркал и зависит от длины волны и количества отражений. Лазерная резка стекла благодаря колоссальной, сконцентрированной в пучке энергии позволяет добиваться уникальных результатов в нескольких видах обработки листового материала.

  1. В промышленности используют СО2-лазеры, но они не совсем подходят для силикатных стекол, которые непрозрачны для длины волны, продуцируемой такими устройствами. Вследствие устаревшей технологии теряется в среднем 15% энергии, и происходит перегрев материала.
  2. Лазерный раскрой стекла путем скрайбирования гораздо более эффективен. Длина волны лазера и малая теплопроводность материала обеспечивают равномерный прогрев, не влияющий на качество обработки. Напряжение вдоль линии воздействия излучения точечно расплавляет стекло на управляемую глубину. Это позволяет отделять материал без сколов при помощи термоудара или механического разлома, а быстрое остывание обеспечивает идеально ровные края. При применении такой технологии следует строго соблюдать температурный режим лазера, так как недостаточный нагрев вызовет возгонку, разложение и испарение стекла вдоль разреза, что также может вызвать трещины. Другой способ защиты от повреждений – использование импульсного излучения. Локальное воздействие быстро испаряет стекло вдоль линии обработки, не допуская длительного нагрева, а значит, и брака в работе.
  3. Автоматизированные станки лазерной обработки стекла используют технологию термоскалывания. В данном случае излучение превышает термостойкость материала и за счет управляемого расширения материала вызывает образование трещины, строго следующей за лучом. Данный метод немного менее точен, чем скрайбирование, и характеризуется отклонениями 0,1–1 мм. Технология термораскалывания позволяет вырезать абсолютно любые формы не только из обычного стекла, но и из керамики, кварца, сапфира и других хрупких материалов. Такая обработка стекла лазером значительно уменьшает отходы производства, не требует механического вмешательства и полировки кромки, экономична за счет одновременной обработки всей толщины листа и полной автоматизации.

Гравировка стекла лазером осуществляется с применением схожих технологий. Правильная настройка излучения позволяет создать детализированный рисунок внутри объемного фрагмента материала. Такие технологии применяются повсеместно для изготовления сувениров, украшения зеркал и окон, а также позволяют вырезать потрясающие своей реалистичностью скульптуры.

Достоинства и недостатки лазерной обработки стекла

Заводы, которые режут стекло лазером, применяют станки с ЧПУ, обеспечивающие:

  • оптимизацию производства за счет снижения количества твердых отходов;
  • верификацию глубины и толщины реза;
  • высокую точность работ;
  • простоту обслуживания оборудования и более длительный срок службы;
  • минимальную себестоимость технологии.

Стандартные фрезерные установки по всем этим параметрам уступают аналогам-излучателям, что приводит к распространению последних. Гравировка лазером по стеклу также более выгодна по многим параметрам:

  • не требует специальных креплений для фиксации заготовок;
  • улучшает условия труда персонала за счет отсутствия стеклянной пыли;
  • позволяет создавать изображения любой сложности, даже в 3D.

Отдельно стоит отметить, что технологический процесс крайне прост при условии использования качественной программы управления. В случае готовой виртуальной модели в специализированном софте отладка процесса по стандартной схеме обычно занимает несколько минут у одного человека. Кроме того, интеллектуальный шаблон легко сменить на другой без необходимости заново перенастраивать всю систему: станок полностью компьютеризирован. С такой технологией каждый заказ может быть оптовым, так как установки с ЧПУ одинаково эффективно изготавливают как единичные уникальные экземпляры, так и масштабные серии типовых изделий. Именно лазерная гравировка обеспечивает создание растровых изображений, популярных в производстве сувениров. Потрясающую объемную детализацию на данный момент могут обеспечить только такие технологии.

Резка стекла лазером, как и гравировка, все же имеет несколько недостатков:

  • в стеклянных заготовках не всегда обеспечивается достаточная глубина картинки из-за ограниченной мощности СО2-устройств;
  • слишком глубокое или неосторожное погружение луча вызывает растрескивание стеклянных заготовок;
  • повышенные требования к квалификации персонала.

Неудивительно, что при таком соотношении плюсов и минусов на производствах все чаще используют именно лазерные установки. Технологии этого направления стремительно развиваются, и в скором времени все недостатки нивелируются.


Читайте другие наши статьи:

Закалка и моллирование стекла
Транспортировка и складирование стекла и стеклотары
Упаковочные линии