CN115028369B - 一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法 - Google Patents
一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115028369B CN115028369B CN202210691672.6A CN202210691672A CN115028369B CN 115028369 B CN115028369 B CN 115028369B CN 202210691672 A CN202210691672 A CN 202210691672A CN 115028369 B CN115028369 B CN 115028369B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass
- laser
- energy
- melting
- tempering
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000005496 tempering Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000036760 body temperature Effects 0.000 claims description 4
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000004093 laser heating Methods 0.000 claims description 2
- 238000011112 process operation Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 11
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 abstract description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010309 melting process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000000156 glass melt Substances 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 2
- 238000010329 laser etching Methods 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000005338 frosted glass Substances 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 239000000087 laser glass Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000005488 sandblasting Methods 0.000 description 1
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C15/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by etching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B27/00—Tempering or quenching glass products
- C03B27/04—Tempering or quenching glass products using gas
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
- Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
- Re-Forming, After-Treatment, Cutting And Transporting Of Glass Products (AREA)
Abstract
本发明涉及一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法，包括：将平板玻璃送入轨道管状炉中加热，移至激光工作温度区域，在玻璃表面进行连续激光聚焦，控制激光功率与玻璃熔化流淌速率关系的玻璃熔蚀操作，使玻璃表面达到有规则的、具有一定深度和形状的熔融凹坑。控制玻璃表面凹坑的深度和宽度，可使激光反射光聚光储能，提升达到物理钢化玻璃体所需的温度。本发明通过改进激光熔蚀工艺，聚能升温到物理钢化工艺的淬冷要求，节能效果明显。
Description
技术领域
本发明属于低反射钢化玻璃领域，特别涉及一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法。
背景技术
防眩光蒙砂玻璃，简称AG玻璃，可广泛应用在视频，触摸屏，显示屏，手机屏等可视器上，是很有前途的改性平板玻璃材料。目前AG玻璃生产是使用酸腐蚀工艺技术，通过腐蚀改变玻璃表面的形貌达到蒙砂效果，该工艺产生很大废水，造成环境污染；高速喷砂技术，凿出糙面，结合氢氟酸混合液处理，也能达到防眩玻璃的效果，但该工艺仍会产生固废和环境的污染；AG玻璃物理钢化增强是高温的淬冷工艺。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法，利用熔蚀出凹坑的特定形貌，增加对激光反射光的吸收聚能，提高玻璃体温度，达到钢化所需的高温，这方法表示，玻璃的物理钢化增强，不再需要将玻璃加热到风钢化所必须的730℃左右的温度下淬冷；此技术玻璃被加热到510℃左右，激光熔蚀玻璃后，就可达到物理钢化工艺的温度要求。
本发明提供了一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法，包括：
将平板玻璃送入轨道管状炉中加热，移至激光工作温度区域，在玻璃表面进行连续大排面激光聚焦高温熔化操作，使玻璃表面达到大面积的、有规则的、可控有一定深度和形状的熔融凹坑，即可。此时，激光功率为3-4kw，玻璃本体温度为500-510℃。
所述熔融凹坑深度为10-35μm，是理论值平均波长的λ/16；上口直径在15-20μm。
所述激光透镜焦距控制在40-60mm，聚焦光斑尺寸为35-55μm。有利于对玻璃表面较高的光反射率，减少对激光辐射的吸收，保证受激光玻璃光斑块处烧蚀熔化状态。控制激光功率密度，即激光的脉冲间隔要大于玻璃熔化流淌时间，使熔体充分储能，留住热能；过快的脉冲会使玻璃熔体蒸发，带走热能。
所述激光加热速率为80-100℃/min。
所述平板玻璃在激光工艺操作工区的移动控制在10cm/min内。
所述轨道管状炉管道外有套管，管与管之间有不超过510℃左右的热空气在流动，管道的进口处有一定的隔断开关门；激光工作区与淬冷钢化工作区有较紧凑的隔断特殊装置，L型贴片向强风淬冷区。热鼓风保证激光工作区处微正压，各工作区实行分段温度控制，温度可调。小尺寸超薄平板玻璃可在管道中缓慢移动。
本发明通过改进激光熔蚀玻璃表面的工艺技术，选择合适激光器控制激光工艺参数，在使玻璃表面不产生闪崩撕裂，形成一定深度、大小基本均匀的收口型熔蚀微凹坑，坑曲面线条柔和、对称，见图1；凹坑的直径达(15-20)μm不再被封闭；坑沿上透明物质的凸缘形成；凸镜效应，光的散射和透明玻璃凹坑聚光效应产生，使凸缘边与基体接触处的激光得到增强，也导致激光余光被玻璃吸收，玻璃储能热源大幅提高。玻璃体聚温快速升温，达到物理风钢化玻璃增强工艺技术要求。
本发明的原理为：激光到达玻璃表面靠导热性加热，起始，光斑处玻璃开始熔化，随之产生气化推动熔体外挤，玻璃的表面张力阻止熔体随蒸汽一起喷射，使熔化的玻璃堆积在熔化凹坑四周而形成一圈凸缘。观察研究发现当凹坑的直径达5-30μm(优选10-25μm)元坑就不再被封闭；如图2所示，进一步发现，玻璃元坑上的凸缘玻璃体尺寸和激光波长接近时，透明物质的凸镜效应，图3所示，光的散射和玻璃凹坑聚光效应产生，使得凸缘边与基体接触处的激光得到增强，也导致激光余光被玻璃吸收，玻璃热源储能强度大幅提高。此处关键点就是控制住激光功率密度，即激光的脉冲间隔要大于熔化的流淌时间，使熔体滞留储能，留住热能；过快的脉冲会使玻璃熔体蒸发，带走热能。
有益效果
本发明通过改进激光熔蚀工艺，使玻璃不产生闪崩撕裂，表面微凹坑里没有崩裂、尖角，凹坑曲面线条柔和、对称的毛糙面，玻璃表面防眩效果优异；相比于常规的激光刻蚀，激光熔蚀技术优点是能产生收口熔蚀坑，控制玻璃熔体蒸发，坑边产生高于玻璃平面的凸缘，有利于反光吸收，聚光储能，节能效果明显。
附图说明
图1为本发明工艺的示意图；
图2为本发明溶蚀玻璃的防眩原理图；
图3为经过本发明激光溶蚀的玻璃表面电镜图；
图4为炉温区域图；
图5为溶蚀凹坑的原子力显微镜图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
3mm钠碱钙平板超白玻璃400×200mm，4块，连续进入轨道管状链式炉中加热，线性升温，链式平台前进速率10cm/min，到达激光操作区玻璃体温度为510℃；选用脉冲CW CO2高能激光器，激光透镜焦距45mm，聚焦光斑直径45μm，10头大排面工位连续交叉聚焦玻璃表面熔蚀操作，激光聚焦频次48，玻璃片前进4cm，此时玻璃体聚集结累温度已达到710℃，前进中的玻璃片迅速进入风钢化增强操作区，急风淬冷后缓慢至室温取出，经检测，玻璃抗折强度210MPa，玻表面蒙砂防眩效果良好，雾度14。和加热到710℃进行钢化的能耗相比降低明显。
实施例2
2mm钠碱钙平板超白玻璃400×200mm，4块，依次进入轨道管状链式炉中，随车线性加温，前进速率10cm/min。2mm的玻璃片到达激光操作区时，本体温度515℃；选用脉冲CWCO2高能激光器，激光透镜焦距55mm，聚焦光斑直径45μm，连续交叉聚焦玻璃表面熔蚀操作；激光聚焦频次60，玻璃片前进4cm，此时玻璃体聚集温度可达到70℃左右，玻璃片迅速前进至风钢化增强操作区，急风淬冷后缓慢至室温取出，经检测，玻璃抗折强度可达220MPa，玻表面蒙砂效果良好，直射光中转换成漫反射光提高15％，雾度为16。
Claims (4)
1.一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法，包括：
将平板玻璃送入轨道管状炉中加热，移至激光工作温度区域，在玻璃表面进行连续激光聚焦，控制激光功率与玻璃熔化流淌速率关系进行熔蚀操作，使玻璃表面达到大面积的、有规则的、具有深度和形状的熔融凹坑；其中，激光功率为3-4kw，平板玻璃体加热温度为500-510℃；所述熔融凹坑周围形成凸缘；所述激光透镜焦距控制在40-60mm，聚焦光斑尺寸为35-60µm，控制激光功率密度，即激光的脉冲间隔要大于玻璃熔化流淌时间，使熔体充分储能，留住热能；利用熔蚀出凹坑的特定形貌，增加对激光反射光的吸收聚能，提高玻璃体温度，达到钢化所需的高温，不再需要将玻璃加热到风钢化所必须的730℃温度下淬冷。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述熔融凹坑深度为15-30µm，上口直径在15-20µm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述激光加热速率为80-100℃/min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述平板玻璃在激光工艺操作工作区的移动控制在10cm/min内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210691672.6A CN115028369B (zh) | 2022-06-17 | 2022-06-17 | 一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210691672.6A CN115028369B (zh) | 2022-06-17 | 2022-06-17 | 一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115028369A CN115028369A (zh) | 2022-09-09 |
| CN115028369B true CN115028369B (zh) | 2024-07-02 |
Family
ID=83125476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210691672.6A Active CN115028369B (zh) | 2022-06-17 | 2022-06-17 | 一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115028369B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107902883A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-04-13 | 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 | 一种薄玻璃的钢化装置及其钢化方法 |
| CN110449745A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-15 | 翔实光电科技(昆山)有限公司 | 一种防眩玻璃的激光刻蚀方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220007890A (ko) * | 2019-05-14 | 2022-01-19 | 쇼오트 글라스 테크놀로지스 (쑤저우) 코퍼레이션 리미티드. | 높은 굽힘 강도의 박형 유리 기판 및 이의 제조 방법 |
-
2022
- 2022-06-17 CN CN202210691672.6A patent/CN115028369B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107902883A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-04-13 | 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 | 一种薄玻璃的钢化装置及其钢化方法 |
| CN110449745A (zh) * | 2019-08-29 | 2019-11-15 | 翔实光电科技(昆山)有限公司 | 一种防眩玻璃的激光刻蚀方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115028369A (zh) | 2022-09-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10358374B2 (en) | Methods for laser scribing and separating glass substrates | |
| US9533910B2 (en) | Methods for laser cutting glass substrates | |
| EP2507182B1 (en) | Methods for laser scribing and separating glass substrates | |
| CN103215411B (zh) | 一种激光淬火方法及装置 | |
| US6112967A (en) | Method and apparatus for cutting through a flat workpiece made of brittle material, especially glass | |
| US8616023B2 (en) | Raised features on transparent substrates and related methods | |
| CN106966580B (zh) | 一种飞秒激光切割玻璃的方法 | |
| CN101602579B (zh) | 金属-玻璃型太阳能真空集热管的热熔封工艺 | |
| WO2004060823A1 (en) | Glass-plate cutting machine | |
| Jia et al. | Multi-scan picosecond laser welding of non-optical contact soda lime glass | |
| PL178155B1 (pl) | Sposób cięcia szklanych rur i płyt | |
| WO2011120656A1 (en) | Method for producing toughened flat glass | |
| CN115028369B (zh) | 一种激光熔蚀玻璃表面改性和钢化节能方法 | |
| CN103056521A (zh) | 一种基于连续激光扫描的钛合金板材成形工艺 | |
| CN106186656B (zh) | 一种钢化玻璃的激光切割方法 | |
| CN102718398B (zh) | 一种超短脉冲双光路激光异形切割玻璃的方法 | |
| CN112404729A (zh) | 一种送丝式双光束激光增材制造方法 | |
| WO2014010600A1 (ja) | 湾曲板の製造方法 | |
| CN202671407U (zh) | 一种超短脉冲双光路激光异形切割玻璃的装置 | |
| JP2014210669A (ja) | 強化ガラスの切断方法 | |
| EA200000799A1 (ru) | Способ лазерной обработки стекла | |
| CN114406458A (zh) | 一种板片式换热片的激光焊接系统及焊接工艺 | |
| Liu et al. | Microstructure of laser welded dissimilar magnesium alloy AZ31B and thermoplastic polypropylene |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant |