CN103613290B - 一种提高玻璃强度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种提高玻璃强度的方法，包括如下步骤：a)将CO2激光器(1)发出的激光束经扩束准直器(2)得到平行光束(12)；b)将平行光束(12)经半透半反镜(3)分为上光束(13)与下光束(14)；c)将上光束(13)经上动态聚焦镜(4)得到上汇聚光束(15)，下光束(14)经下动态聚焦镜(6)得到下汇聚光束(16)；d)将上汇聚光束(15)经上振镜(5)反射得到上光斑对准待处理玻璃(9)边缘的上部，下汇聚光束(16)经下振镜(7)反射得到下光斑对准待处理玻璃(9)边缘的下部；e)调节玻璃移动台(8)的移动速率，分别处理玻璃的四个边缘，形成强度得到提高的玻璃板；将CO2激光器(1)发出的激光束分成两路，分别扫描切割后玻璃边缘的上部棱边与下部棱边，能够消除玻璃边缘的微裂纹，进而提高玻璃的强度。

Description

一种提高玻璃强度的方法
技术领域
本发明涉及玻璃后期处理工艺，具体是一种提高玻璃强度的方法。
背景技术
玻璃的理论强度较高，但实际使用时强度却较低，究其原因，除玻璃表面的缺陷和微裂纹造成的强度降低外，边缘损伤是造成玻璃使用强度下降的重要原因之一，尤其是平板玻璃经机械切割后在玻璃边缘形成的各种缺陷，包括肉眼可观察到的崩边、裂口、裂缝，以及肉眼无法看到的微裂纹；这些缺陷在机械外力、热应力、水汽侵蚀的作用下，就会造成玻璃的损坏；因此，有必要对切割后平板玻璃的边缘进行处理，以消除缺陷，提高平板玻璃的强度；通常的处理方法是对切割后的玻璃边缘进行机械磨边、抛光，不仅效率低而且基本解决不了强度问题；目前较先进的处理方法是利用激光辐照来提高玻璃强度，在已公开的相关专利中，专利号为200910272606.X的《消除玻璃边缘微裂纹提高玻璃强度的方法》，该发明专利采用CO2激光束从水平方向照射玻璃边缘的侧面，使光斑正处于玻璃边缘侧面的中心，通过调整激光器功率和光斑大小，以及待处理玻璃的移动速度，来消除玻璃边缘的微裂纹，以此来提高玻璃的强度；而玻璃切割后，边缘棱边区域存在大量缺陷，应是激光辐照的重点区域，而且棱边区域本身热传导途径较侧面中间多,散热多于侧面中间, 应该赋予棱边区域更多的激光能量才合理，但该发明专利采用的是离焦光斑，光斑面积较大，其能量呈高斯分布，光斑中心能量最高，远离中心降低，为了达到处理棱边区域所要求的温度，必须提高激光功率，这会造成侧面中心局部温度过高，玻璃易烧蚀或炸裂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高玻璃强度的方法，该方法能够有效地处理切割后玻璃的边缘棱边，消除玻璃边缘的微裂纹，进而提高玻璃的强度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种提高玻璃强度的方法，包括如下步骤：
a)将CO2激光器发出的激光束经扩束准直器得到平行光束；
b)将平行光束经半透半反镜分为上光束与下光束；
c)将上光束经上动态聚焦镜得到上汇聚光束，下光束经下动态聚焦镜得到下汇聚光束；
d)将上汇聚光束经上振镜反射得到上光斑对准待处理玻璃边缘的上部，下汇聚光束经下振镜反射得到下光斑对准待处理玻璃边缘的下部；
e)调节待处理玻璃在玻璃移动台上的移动速率，分别处理玻璃的四个边缘，形成强度得到提高的玻璃板。
进一步地，所述上振镜与下振镜分别高速往复偏转，使上光斑与下光斑分别沿垂直于待处理玻璃移动的方向高速往复扫描；同时，所述上动态聚焦镜与下动态聚焦镜分别不断调焦，使扫描时上光斑与下光斑的直径保持不变。
进一步地，所述上振镜与下振镜的往复偏转速率为1-8m/s。
进一步地，所述CO2激光器的输出功率为5-50W；所述上光斑与下光斑的直径为0.5-1mm；所述玻璃移动台的移动速率为3-30mm/s。
进一步地，所述CO2激光器、上动态聚焦镜、下动态聚焦镜、上振镜与下振镜的调节均通过PLC自动控制。
CO2激光器是一种常见的以CO2气体为主要工作物质的气体激光器，有较高的能量转换效率，远远地超过了其它的气体激光器；扩束准直器能够将CO2激光器发出的发散性激光束变为平行光束；半透半反镜能将一束光线分解为两束光，拥有低吸收的特性；动态聚焦镜能够实时动态得进行调焦，使经过的平行光变成汇聚的光斑；振镜被广泛地应用于激光扫描中，通过不断地往复偏转来改变其反射光斑的位置。
本发明的有益效果是，将CO2激光器发出的激光束分成两路，分别扫描切割后玻璃边缘的上部棱边与下部棱边，能够消除玻璃边缘的微裂纹，进而提高玻璃的强度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
图1是本发明的工艺示意图；
图2是本发明中上动态聚焦镜与上振镜的工作示意图；
1.CO2激光器；2.扩束准直器；3.半透半反镜；4.上动态聚焦镜；5.上振镜；6.下动态聚焦镜；7.下振镜；8. 玻璃移动台；9. 待处理玻璃；10.PLC；11.计算机；12.平行光束；13.上光束；14.下光束；15.上汇聚光束；16. 下汇聚光束。
具体实施方式
实施例一
结合图1及图2所示，本发明包括以下步骤：
a)取普通钠钙平板玻璃，厚度为5mm，尺寸120x20m；将其固定于玻璃移动台8之上；将CO2激光器的输出功率调整为5       W，使其发出的激光束经扩束准直器2得到平行光束12；
b)将平行光束12经半透半反镜3分为上光束13与下光束14；
c)将上光束13经上动态聚焦镜4得到上汇聚光束15，下光束14经下动态聚焦镜6得到下汇聚光束16；
d)将上汇聚光束15经上振镜5反射得到上光斑对准待处理玻璃9边缘的上部，下汇聚光束16经下振镜7反射得到下光斑对准待处理玻璃9边缘的下部；调整上振镜5按1 m/s的速率往复偏转，使上光斑沿垂直于待处理玻璃9移动的方向往复扫描，即按A→B→A→O→A的路径往复扫描，下振镜7的调整速率与上振镜5相同；同时，上动态聚焦镜4与下动态聚焦镜6分别不断调焦，使扫描时上光斑与下光斑的直径保持在0.5mm不变；
e)调节待处理玻璃9在玻璃移动台8上的移动速率为3 mm/s，分别处理玻璃的四个边缘，形成强度得到提高的玻璃板；
以上步骤中，所述CO2激光器1、上动态聚焦镜4、下动态聚焦镜6、上振镜5与下振镜7的调整均通过PLC10自动控制；在计算机11上输入待处理玻璃9的品种、尺寸与厚度参数，传输到PLC10，由PLC10计算出各装置所需调整的数值，并返回计算机11供用户选择，用户选择完成后，PLC10即按选择的参数对各装置进行实时控制直至扫描完成；本实施例中，处理前玻璃的平均弯曲强度为68.8 Mp，处理后玻璃的平均弯曲强度为88.6 Mp，经本方法CO2激光钝化后玻璃的强度得到提高。
实施例二
结合图1及图2所示，本发明包括以下步骤：
a)取普通钠钙平板玻璃，厚度为5mm，尺寸120x20m；将其固定于玻璃移动台8之上；将CO2激光器的输出功率调整为50W，使其发出的激光束经扩束准直器2得到平行光束12；
b)将平行光束12经半透半反镜3分为上光束13与下光束14；
c)将上光束13经上动态聚焦镜4得到上汇聚光束15，下光束14经下动态聚焦镜6得到下汇聚光束16；
d)将上汇聚光束15经上振镜5反射得到上光斑对准待处理玻璃9边缘的上部，下汇聚光束16经下振镜7反射得到下光斑对准待处理玻璃9边缘的下部；调整上振镜5按8m/s的速率往复偏转，使上光斑沿垂直于待处理玻璃9移动的方向往复扫描，即按A→B→A→O→A的路径往复扫描，下振镜7的调整速率与上振镜5相同；同时，上动态聚焦镜4与下动态聚焦镜6分别不断调焦，使扫描时上光斑与下光斑的直径保持在1mm不变；
e)调节待处理玻璃9在玻璃移动台8上的移动速率为30mm/s，分别处理玻璃的四个边缘，形成强度得到提高的玻璃板；
以上步骤中，所述CO2激光器1、上动态聚焦镜4、下动态聚焦镜6、上振镜5与下振镜7的调整均通过PLC10自动控制；在计算机11上输入待处理玻璃9的品种、尺寸与厚度参数，传输到PLC10，由PLC10计算出各装置所需调整的数值，并返回计算机11供用户选择，用户选择完成后，PLC10即按选择的参数对各装置进行实时控制直至扫描完成；本实施例中，处理前玻璃的平均弯曲强度为70.2Mp，处理后玻璃的平均弯曲强度为91.3Mp，经本方法CO2激光钝化后玻璃的强度得到提高。
本发明各工作参数，即CO2激光器1的输出功率、上光斑与下光斑的直径、上振镜5与下振镜7的偏转速率与玻璃移动台8的移动速率等的上下限取值及区间值都能实现本发明，实际参数要根据玻璃的品种、尺寸进行调节，在此不一一列举。

Claims (4)

1.一种提高玻璃强度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
a)将CO2激光器(1)发出的激光束经扩束准直器(2)得到平行光束(12)；
b)将平行光束(12)经半透半反镜(3)分为上光束(13)与下光束(14)；
c)将上光束(13)经上动态聚焦镜(4)得到上汇聚光束(15)，下光束(14)经下动态聚焦镜(6)得到下汇聚光束(16)；
d)将上汇聚光束(15)经上振镜(5)反射得到上光斑对准待处理玻璃(9)边缘的上部，下汇聚光束(16)经下振镜(7)反射得到下光斑对准待处理玻璃(9)边缘的下部；所述上振镜(5)与下振镜(7)分别高速往复偏转，使上光斑与下光斑分别沿垂直于待处理玻璃(9)移动的方向高速往复扫描；同时，所述上动态聚焦镜(4)与下动态聚焦镜(6)分别不断调焦，使扫描时上光斑与下光斑的直径保持不变；
e)调节玻璃移动台(8)的移动速率，分别处理玻璃的四个边缘，形成强度得到提高的玻璃板。
2.根据权利要求1所述的一种提高玻璃强度的方法，其特征在于，所述上振镜(5)与下振镜(7)的往复偏转速率为1-8m/s。
3.根据权利要求1或2所述的一种提高玻璃强度的方法，其特征在于，所述CO2激光器(1)的输出功率为5-50W；所述上光斑与下光斑的直径为0.5-1mm；所述玻璃移动台(8)的移动速率为3-30mm/s。
4.根据权利要求1或2所述的一种提高玻璃强度的方法，其特征在于，所述CO2激光器(1)、上动态聚焦镜(4)、下动态聚焦镜(6)、上振镜(5)与下振镜(7)的调节均通过PLC(10)自动控制。
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Assignee: In building materials (Bengbu) photoelectric material Co Ltd

Assignor: Bengbu design Institute of Glass Industry

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