CN207671917U - 一种薄玻璃的钢化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种薄玻璃的钢化装置，包括用于输送玻璃的传输辊（1），在传输辊（1）的传送方向上依次设置上片台（2）、加热炉（3）、钢化机构（4）和下片台（5），其特征在于：所述钢化机构（4）包括设置传输辊（1）上方的一组上风栅（6a）和下方的一组下风栅（6b），在上风栅（6a）之间和下风栅（6b）之间都设有激光加热装置（7）。本实用新型的优点：通过激光加热玻璃的内层，使薄玻璃内沿厚度方向建立一个足够的温度梯度，从而在薄玻璃的表面和内部产生足够的永久应力，使薄钢化玻璃的表面应力值大大提高，可以满足更高安全性能和使用性能的要求。

Description

一种薄玻璃的钢化装置

技术领域

本实用新型涉及钢化玻璃技术领域，特别涉及一种薄玻璃的钢化装置。

背景技术

随着科技的发展，越来越多的厚度小于3mm的薄玻璃被广泛应用在太阳能器件、电子产品等领域，薄玻璃的广泛应用不但节约了生产玻璃的原材料，节约了燃料，减轻了环境污染，而且减小了应用装置的重量，其所带来的社会经济效益是非常可观的。基于对安全性能和使用性能的要求，薄玻璃通常需要钢化后使用，钢化方法主要有化学钢化法和物理钢化法。

薄玻璃的化学钢化法广泛使用，装备简单，技术成熟，其主要钢化指标——玻璃表面应力值很高，但性能不稳定，强度随时间衰减很快。物理钢化法的优点是性能稳定，钢化强度不随时间衰减，但采用物理钢化法制得的薄钢化玻璃，其表面应力值较低，难以满足较高安全性能的要求。究其原因在于，物理钢化法中广泛采用风冷，这要求在淬冷过程中，玻璃表层与内层的温差越大，形成的表面压应力越大、钢化强度越高，当玻璃很薄时，由于厚度有限，在淬冷时，玻璃两表面与中间层几乎能同时被冷却，不易建立起足够的温度梯度，故表面应力值较低，比如用风冷钢化法加工的2mm钢化玻璃，其表面应力值通常只能达到30-60 Mpa。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现阶段风冷钢化薄玻璃表面应力值偏低的缺点，而提出的一种薄玻璃的钢化装置。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种薄玻璃的钢化装置，包括用于输送玻璃的传输辊，在传输辊的传送方向上依次设置上片台、加热炉、钢化机构和下片台，其特征在于：所述钢化机构包括设置传输辊上方的一组上风栅和下方的一组下风栅，在上风栅之间和下风栅之间都设有激光加热装置；

所述激光加热装置包括固定板，在固定板上安装激光输出端头，激光输出端头通过光纤连接激光器。

所述钢化装置在上述技术方案的基础上，可以有以下进一步的技术方案：

所述固定板为矩形长条状结构，所述传输辊上方的激光输出端头发出的激光束垂直于传输辊的传送平面，传输辊下方的激光输出端头发出的激光束向上倾斜设置，且其向传输辊传送方向倾斜设置。

在所述固定板上还安装探头，探头的探测方向与对应的激光输出端头发出的激光束方向一致。

所述传输辊上侧和下侧的所述激光输出端头交错设置。

本实用新型的优点在于：通过激光加热玻璃的内层，使薄玻璃内沿厚度方向建立一个足够的温度梯度，从而在薄玻璃的表面和内部产生足够的永久应力，使薄钢化玻璃的表面应力值大大提高，可以满足更高安全性能和使用性能的要求。

附图说明

图1是本实用新型的基本结构示意图；

图2是钢化机构的结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是图2的B-B剖视图；

图5是上侧激光加热装置的结构示意图；

图6是下侧激光加热装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型更加清楚明白，以下结合附图对本装置详细说明，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供的一种薄玻璃的钢化装置，包括用于输送玻璃的传输辊1，在传输辊1的传送方向上依次设置上片台2、加热炉3、钢化机构4和下片台5，其中传输辊1、上片台2、加热炉3和下片台5均为现有技术。

结合图2、图3和图4所示，所述钢化机构4包括设置传输辊1上方的一组上风栅6a和下方的一组下风栅6b，上风栅6a和下风栅6b均为现有技术，它们均包括一组间隔设置的风板15，在每个风板15上均设有两排风孔16，在任意相邻两个风板15之间均安装激光加热装置7，传输辊1上方和下方的激光加热装置7对称设置。

结合图5和图6所示，所述激光加热装置7包括固定板8，固定板8为矩形长条状结构，固定板8固定连接在调节装置上，调节装置图中未画出，它包括连接固定板8的调节块，在调节块上设有竖直方向设置的竖直螺孔和水平方向设置的水平螺孔，在竖直螺孔和水平螺孔内均配合连接一个螺杆，通过螺杆和调节块能够调节激光加热装置7在垂直玻璃运动方向上左右振动，并实现固定板8与玻璃间距的调节。在固定板8上安装一排激光输出端头9，每个激光输出端头9均通过一根光纤10连接激光器11。传输辊1上方的激光输出端头9发出的激光束13垂直于传输辊1的传送平面，传输辊1下方的激光输出端头9发出的激光束13向上倾斜设置，且其向传输辊1传送方向倾斜设置，传输辊1上侧和下侧的激光输出端头9交错设置，激光输出端头9为发出激光束13的波长为1.064μm的锁模Nd:YAG脉冲激光器，在固定板8上还安装探头12，探头12的探测方向与对应的激光输出端头9发出的激光束13方向一致。

调整激光器输出功率密度，使激光束强度大于1GW/cm²，激发自聚焦；调整固定板8与玻璃14的间距，使激光束13自聚焦轨迹终端热作用区的中心与玻璃14的中心重合，具体为：垂直向下的激光束热作用区的中心在其正下方2mm玻璃14中心，倾斜向上的激光束热作用区的中心在其斜上方2mm玻璃14中心；优选激光脉冲能量输出值和脉宽值，使激光束能量值在自聚焦区终端区大于玻璃熔融阈值，同时使热作用区在激光束轴向延伸达1mm以上。

本实用新型的原理是：

通常情况，Nd:YAG激光可以透过玻璃，玻璃仅能吸收少部分激光能量，当激光束强度足够大时，由于非线性效应，激光也能被透明玻璃大量吸收。Nd:YAG激光空间分布的横截面图为高斯形，一束Nd:YAG激光在玻璃体内传输时，由于非线性效应，会导致折射率在射束中心达到最大值，并向外衰减，这种径向折射率阶梯对激光束的作用如同透镜，通过聚焦强度进一步提高，透镜效应进一步放大，又引起更强的聚焦等等，最终，自聚焦轨迹的终端出现激光束总的吸收；

本实用新型通过优选具有合适焦距的激光输出端头，使激光输出端头发出的激光束产生预聚焦，再使激光束强度大于1GW/cm²，从而激发自聚焦；

自聚焦激光束轨迹终端区域的玻璃体将吸收大量热量，并向四周玻璃体传导，由于玻璃体处于高温松弛状态，其导热系数是常温玻璃的2-4倍，故热作用区较大；通过调整激光加热带与玻璃的间距，使自聚焦激光束热作用区的中心与玻璃板的中心重合；通过优选激光脉冲能量输出值和脉宽值等参数，使热作用区达毫米级，并使热作用区在激光束轴向延伸与玻璃内层的厚度相匹配。

随着玻璃的运动和激光加热带的左右振动，呈点阵分布的激光束对玻璃形成横向和纵向扫描，通过控制激光加热带振幅，使相邻的扫描区无缝相接，使玻璃内层得到均匀加热。

通过调整激光强度等参数，使玻璃内层得到足够的热量，足以抵消淬冷对玻璃内层的迅速降温，从而使内层保持在软化状态，同时，由于玻璃表面与淬冷空气直接产生的热量交换远大于玻璃内部的热传递以及表层吸收的少量激光能量，故表层被冷却固化，此时，表层与内层建立了足够的温度梯度，继续冷却后，玻璃将获得足够的钢化强度。

Claims (4)

1.一种薄玻璃的钢化装置，包括用于输送玻璃的传输辊（1），在传输辊（1）的传送方向上依次设置上片台（2）、加热炉（3）、钢化机构（4）和下片台（5），其特征在于：所述钢化机构（4）包括设置传输辊（1）上方的一组上风栅（6a）和下方的一组下风栅（6b），在上风栅（6a）之间和下风栅（6b）之间都设有激光加热装置（7）；

所述激光加热装置（7）包括固定板（8），在固定板（8）上安装激光输出端头（9），激光输出端头（9）通过光纤（10）连接激光器（11）。

2.根据权利要求1所述的一种薄玻璃的钢化装置，其特征在于：所述固定板（8）为矩形长条状结构，所述传输辊（1）上方的激光输出端头（9）发出的激光束（13）垂直于传输辊（1）的传送平面，传输辊（1）下方的激光输出端头（9）发出的激光束（13）向上倾斜设置，且其向传输辊（1）传送方向倾斜设置。

3.根据权利要求1所述的一种薄玻璃的钢化装置，其特征在于：在所述固定板（8）上还安装探头（12），探头（12）的探测方向与对应的激光输出端头（9）发出的激光束（13）方向一致。

4.根据权利要求1所述的一种薄玻璃的钢化装置，其特征在于：所述传输辊（1）上侧和下侧的所述激光输出端头（9）交错设置。