RU2059575C1 - Glass pieces decorating treatment method - Google Patents
Glass pieces decorating treatment method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2059575C1 RU2059575C1 RU93017144A RU93017144A RU2059575C1 RU 2059575 C1 RU2059575 C1 RU 2059575C1 RU 93017144 A RU93017144 A RU 93017144A RU 93017144 A RU93017144 A RU 93017144A RU 2059575 C1 RU2059575 C1 RU 2059575C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- pieces
- point
- decorating
- temperature
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B23/00—Re-forming shaped glass
- C03B23/006—Re-forming shaped glass by fusing, e.g. for flame sealing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B23/00—Re-forming shaped glass
- C03B23/02—Re-forming glass sheets
Abstract
Description
Изобретение относится к художественной обработке 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. The invention relates to the artistic processing of decorative art products from optically transparent materials, in particular to methods for obtaining special lighting effects in materials for art products such as glass, amber, precious, semiprecious and synthetic stones, organic glass, crystal, and can be used in glass and jewelry industry.
Известен способ обработки изделий из стекла, включающий термический отжиг, чистовую механическую обработку поверхности изделий (полирование) и нанесение элементов рисунка в процессе лазерной обработки поверхности изделия скрайбированием [1] Мощный лазерный пучок скрайбирует изделие путем выпаривания материала, т.е. нагрев осуществляют до температуры испарения материала. A known method of processing glass products, including thermal annealing, finishing machining of the surface of the product (polishing) and applying drawing elements in the process of laser surface treatment of the product by scribing [1] A powerful laser beam scribes the product by evaporation of the material, ie heating is carried out to the evaporation temperature of the material.
Известен также способ обработки изделий из стекла, включающий термический отжиг, механическую обработку поверхности изделия (полирование) и нанесение элементов рисунка в процессе лазерной возгонки отверстий в материале, т. е. материал также нагревают в световом пятне лазерного излучения до температуры испарения [2]
Недостатком обоих способов является низкая художественная выразительность изделия из-за расположения элементов рисунка в плоскости поверхности изделия, т.е. рисунок не обладает свойствами "объемности".There is also a known method of processing glass products, including thermal annealing, machining of the product surface (polishing) and applying the elements of the pattern during laser sublimation of holes in the material, that is, the material is also heated in the light spot of the laser radiation to an evaporation temperature [2]
The disadvantage of both methods is the low artistic expressiveness of the product due to the location of the elements of the picture in the plane of the surface of the product, i.e. the figure does not have the properties of "bulk".
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ художественной обработки изделия из стекла, преимущественно боросиликатного и хрусталя [3] Способ включает отжиг стекла, полирование поверхности и нанесение рисунка лучом лазера в воздушной среде с температурой 223-253 К, причем световое пятно излучения фокусируют в массе изделия на расстоянии от внешних его поверхностей не менее ста диаметров пятна излучения, а температуру стекла в световом пятне за время воздействия импульсов излучения доводят до значения, превышающего предел термостойкости. The closest in technical essence to the proposed one is a method of artistic processing of a glass product, mainly borosilicate and crystal [3]. The method includes annealing the glass, polishing the surface and applying a laser beam in air with a temperature of 223-253 K, and the light spot of radiation is focused in the mass of the product at a distance from its external surfaces is not less than one hundred diameters of the radiation spot, and the glass temperature in the light spot during exposure to radiation pulses is brought to a value exceeding limiting temperature resistance.
Низкая художественная выразительность изделий, обработанных по известному способу, объясняется тем, что способ не допускает высокую плотность размещения точечных элементов на близком расстоянии один от другого из-за термораскалывания изделия в процессе лазерной обработки. Низкая же плотность размещения точечных элементов предопределяет невозможность реализации сложных по композиции внутренних рисунков, что и снижает художественную выразительность изделий. The low artistic expressiveness of products processed by a known method is explained by the fact that the method does not allow a high density of the placement of point elements at close distances from one another due to thermal cracking of the product during laser processing. The low density of the placement of point elements determines the impossibility of implementing complex compositional internal drawings, which reduces the artistic expressiveness of the products.
Принципиально низкая плотность размещения точечных элементов внутреннего рисунка при использовании известного способа обусловлена тем, что охлажденные стекла (до температуры 223.253 К, т.е. 50.-20оС) обладают повышенной хрупкостью. Поэтому возникающие после ухода луча микротрещины образуют более густую сеть, и при плотном последовательном размещении точек рисунка микротрещины сливаются в одну общую трещину, что приводит к термораскалыванию изделия, т.е. к браку.Fundamentally low density placing dots internal pattern by using the known method due to the fact that the glass cooled (to a temperature of 223,253 K, i.e. 50 ° C-20) have an increased fragility. Therefore, microcracks arising after the beam leaves form a denser network, and when the points of the pattern are densely sequentially placed, the microcracks merge into one common crack, which leads to thermal cracking of the product, i.e. to marriage.
Кроме того, вероятность термораскалывания изделия возрастает при увеличении плотности размещения точек рисунка и по той причине, при в зоне формирования микротрещин точечного элемента после ухода лазерного луча возникают и остаются зоны внутреннего механического перенапряжения стекла, которые при близком их взаимном расположении приводят к раскалыванию изделия в процессе лазерной обработки. In addition, the likelihood of thermal cracking of the product increases with an increase in the density of the points of the pattern and for the reason that in the zone of formation of microcracks of the point element after the laser beam leaves, zones of internal mechanical overstrain of the glass appear and remain, which, when close to each other, will cause the product to crack during laser processing.
Цель изобретения повышение художественной выразительности за счет увеличения плотности размещения элементов рисунка внутри стекла при максимальной частоте следования импульсов излучения. The purpose of the invention is to increase artistic expression by increasing the density of the elements of the picture inside the glass at the maximum pulse repetition rate.
Поставленная цель достигается тем, что в способе художественной обработки изделий из стекла, преимущественно боросиликатного и хрусталя, путем отжига стекла, полирования поверхности и нанесения через них многочисленной последовательности отдельных элементов внутреннего рисунка импульсами лазерного излучения, сфокусированного в массе изделия на расстоянии от внешних его поверхностей не менее ста диаметров пятна излучения, лазерную обработку стеклоизделий ведут в нагретой воздушной среде с температурой, не превышающей значения температуры стеклования, уменьшенного на значение предела термостойкости. Расстояние между любыми из не менее чем десяти последовательно наносимых точечных элементов внутреннего рисунка устанавливают не менее ста диаметров пятна излучения при общем результирующем расстоянии между соседними точечными элементами не менее диаметра пятна излучения. This goal is achieved by the fact that in the method of artistic processing of glass products, mainly borosilicate and crystal, by annealing the glass, polishing the surface and applying through them a large sequence of individual elements of the internal pattern with laser pulses focused in the mass of the product at a distance from its external surfaces less than a hundred diameters of the radiation spot, laser processing of glassware is carried out in a heated air environment with a temperature not exceeding the value of the temperature glass transition temperature, reduced by the value of the limit of heat resistance. The distance between any of at least ten successively applied point elements of the internal pattern is set at least one hundred diameters of the radiation spot with a total resulting distance between adjacent point elements of at least the diameter of the radiation spot.
По сравнению с прототипом заявляемое техническое решение имеет следующие отличительные признаки: лазерную обработку стеклоизделий ведут в нагретой воздушной среде с температурой, не превышающей значения температуры стеклования, уменьшенного на значение предела термостойкости; расстояние между любыми из не менее, чем десяти последовательно наносимых точечных элементов внутреннего рисунка, устанавливают не менее диаметра пятна излучения. Compared with the prototype, the claimed technical solution has the following distinctive features: laser processing of glassware is carried out in a heated air with a temperature not exceeding the glass transition temperature, reduced by the value of the limit of heat resistance; the distance between any of at least ten consecutively applied point elements of the internal pattern is set at least the diameter of the radiation spot.
Таким образом, заявляемое техническое решение отвечает требованию "новизна". Thus, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty."
Помещение стеклоизделий в нагретую воздушную среду способствует снижению вероятности термораскалывания изделий в процессе лазерной обработки, так как нагрев стекла обеспечивает параллельное с обработкой протекание в структуре стекла процессов термического отжига (отпуска) внутренних механических напряжений, возникающих в зоне, прилегающей к точечному элементу, после ухода из этой зоны луча лазера. Так, например, для боросиликатного стекла экспериментальные данные и расчеты показывают, что температура стеклования Тс= 551оС, а термостойкость Тст=50оС. Следовательно, изделия из боросиликатного стекла в предлагаемом способе лазерной обработки помещают в воздушную среду, нагретую до температуры не более, чем Тср=Тс-Тст=500оС, т.е. до значений, при которых наблюдается процесс отжига (отпуска) внутренних механических напряжений для многих марок стекол.The placement of glassware in a heated air environment reduces the likelihood of thermal cracking of the products during laser processing, since glass heating ensures that the glass structure undergoes thermal annealing (tempering) processes of internal mechanical stresses arising in the area adjacent to the point element after leaving this area of the laser beam. Thus, for example, borosilicate glass test data and calculations show that the glass transition temperature Tg = 551 ° C, and the heat resistance Tg = 50 o C. Therefore, borosilicate glass products, the proposed laser processing method, placed into the air, heated to temperature of not more than T av = T c T a = 500 ° C, i.e. to the values at which the process of annealing (tempering) of internal mechanical stresses is observed for many glass brands.
При размещении последовательно наносимых точечных элементов на расстоянии не менее ста диаметров пятна излучения один от другого снижается вероятность термораскалыванию изделия, так как возникающие в зоне воздействия луча лазера микротрещины (образующие точечный элемент рисунка) и области внутренних механических напряжений стекла (вблизи этих точек) не сливаются в единую трещину из-за большого расстояния между точками. В микрозонах же внутренних механических перенапряжений с момента их возникновения протекает процесс активного отжига (отпуска) из-за повышенной температуры, что также снижает вероятность образования единой цепи перенапряженных зон, могущих привести при достижении ими значительных размеров к раскалыванию изделия. When sequentially applied point elements are placed at a distance of not less than one hundred diameters of the radiation spot from one another, the likelihood of thermal cracking of the product is reduced, since microcracks (forming a point element of the pattern) arising in the laser beam exposure area and the areas of glass internal mechanical stresses (near these points) do not merge into a single crack due to the large distance between the points. In the microzones of internal mechanical overstresses, from the moment of their occurrence, the process of active annealing (tempering) proceeds due to the elevated temperature, which also reduces the likelihood of the formation of a single chain of overstressed zones, which, if they reach a considerable size, can cause the product to crack.
Так как не менее десяти последовательно наносимых точечных элементов размещаются на расстоянии не менее ста диаметров пятна излучения один от другого, то (ввиду того, что во время нанесения этой последовательности точек протекает процесс активного отжига (отпуска) внутренних механических перенапряжений стекла вблизи этих точек), появляется возможность осуществить нанесение следующих десяти точек рисунка вплотную к ранее нанесенным точкам без возможных последствий раскалывания изделия, и так далее. Поэтому при полном устранении (отжига) перенапряженных зон вблизи точек рисунка, критерием, характеризующим снижение вероятности раскалывания стекла при нанесении точек, остается требование обеспечения расстояния между точечными элементами рисунка не менее диаметра пятна излучения, так как в этом случае микротрещины, образующие соседние точки, не соединяются в единую непрерывную трещину. Since at least ten successively applied point elements are located at a distance of not less than one hundred diameters of the radiation spot from one another, then (due to the fact that during the application of this sequence of points, the process of active annealing (tempering) of the internal mechanical stresses of the glass near these points occurs), it becomes possible to apply the following ten points of the pattern close to the previously applied points without the possible consequences of splitting the product, and so on. Therefore, with the complete elimination (annealing) of overstressed zones near the points of the figure, the criterion characterizing the reduction in the probability of glass splitting when drawing points remains the requirement to ensure the distance between the point elements of the picture is not less than the diameter of the radiation spot, since in this case microcracks forming adjacent points do not are connected into a single continuous crack.
Таким образом, предлагаемое техническое решение удовлетворяет критерию "положительный эффект", так как обеспечивает повышение художественной выразительности внутренних рисунков за счет повышения плотности размещения наносимых точечных элементов, что становится возможным из-за снижения вероятности термораскалывания изделия при максимальной частоте следования импульсов лазерного излучения. Thus, the proposed technical solution meets the criterion of "positive effect", as it provides an increase in the artistic expressiveness of the internal patterns by increasing the density of the applied point elements, which is possible due to a decrease in the probability of thermal cracking of the product at the maximum pulse repetition rate of laser radiation.
Порядок выполнения операций предлагаемого способа лазерной художественной обработки изделий из стекла заключается в следующем. The order of operations of the proposed method for laser art processing of glass products is as follows.
1. Изделие из стекла подвергают термическому отжигу для снятия внутренних механических напряжений, возникающих при изготовлении стеклоизделий. 1. The glass product is subjected to thermal annealing to relieve internal mechanical stresses arising in the manufacture of glass products.
2. Полируют внешние поверхности изделия, через которые предстоит нанесение точечных элементов внутреннего объемного рисунка. 2. Polishing the outer surfaces of the product through which the application of point elements of the internal volumetric pattern is to be applied.
3. Нагревают изделие до температуры, не превышающей численное значение температуры стеклования, уменьшенного на величину предела термостойкости стекла данной марки (т.е. помещают изделие в нагретую воздушную среду). 3. The product is heated to a temperature not exceeding the numerical value of the glass transition temperature, reduced by the value of the heat resistance limit of glass of this brand (that is, the product is placed in a heated air environment).
4. Устанавливают объектив световода лазерного излучения относительно обрабатываемого изделия на расстоянии, обеспечивающем фокусирование светового пятна излучения в заданной точке объема материала стеклоизделия на расстоянии от внешних поверхностей не менее ста диаметров пятна излучения. 4. Set the lens of the laser radiation fiber relative to the workpiece at a distance that ensures focusing of the light spot of radiation at a given point in the volume of the glass material at a distance from the outer surfaces of at least one hundred diameters of the radiation spot.
5. Воздействуют на изделие импульсом лазерного излучения с длиной волны от 1,06 до 4,5 мкм. Мощность импульса излучения устанавливают из условия, чтобы увеличить температуру стекла в световом пятне на величину предела термостойкости стекла. Конкретные значения параметров лазерного излучения и температуры среды и стекла для различных марок стекол (температуру стеклования и предел термостойкости) уточняют экспериментальным путем. 5. The product is affected by a laser pulse with a wavelength of 1.06 to 4.5 microns. The radiation pulse power is set from the condition to increase the temperature of the glass in the light spot by the value of the limit of heat resistance of the glass. The specific values of the parameters of laser radiation and the temperature of the medium and glass for various brands of glasses (glass transition temperature and thermal stability limit) are specified experimentally.
6. Смещают объектив световода, а именно: световое пятно излучения, на расстояние не ближе ста диаметров пятна излучения от любой из не менее, чем десяти предшествовавших по нанесению точек рисунка. 6. The lens of the fiber is shifted, namely: the light spot of the radiation, at a distance not closer than one hundred diameters of the spot of radiation from any of at least ten points that preceded the drawing of the drawing.
7. Повторяют действия по пп. 3.6 для нанесения всех точечных элементов объемного внутреннего рисунка. Результирующее расстояние между точечными элементами, отстоящими один от другого в последовательности нанесения не менее, чем на 10 порядковых номеров, должно быть не менее диаметра пятна излучения. 7. Repeat the steps in paragraphs. 3.6 for drawing all point elements of the volumetric internal pattern. The resulting distance between the point elements spaced one from the other in the application sequence by at least 10 serial numbers should be at least the diameter of the radiation spot.
Управление механизмами перемещения изделия и объектива световода лазерного излучения вдоль стеклоизделия следует осуществлять с помощью автоматизированных средств (например, с помощью микроЭВМ). The mechanisms for moving the product and the lens of the laser radiation along the glassware should be controlled by automated means (for example, using a microcomputer).
Предлагаемый способ лазерной художественной обработки изделий из стекла выгодно отличается от прототипа, так как позволяет повысить художественную выразительность внутреннего объемного рисунка за счет повышения плотности размещения точечных элементов в стекле (что способствует реализации более сложных по композиции рисунков), а также снизить вероятность термораскалывания изделия в процессе нанесения многочисленной последовательности точечных элементов рисунка при повышенной скорости нанесения этих элементов. The proposed method of laser artistic processing of glass products compares favorably with the prototype, since it allows to increase the artistic expressiveness of the internal volumetric pattern by increasing the density of the placement of point elements in the glass (which contributes to the implementation of more complex drawings), as well as reduce the likelihood of thermal cracking of the product in the process applying a multiple sequence of point elements of the pattern at an increased rate of application of these elements.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93017144A RU2059575C1 (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Glass pieces decorating treatment method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU93017144A RU2059575C1 (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Glass pieces decorating treatment method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU93017144A RU93017144A (en) | 1995-07-20 |
| RU2059575C1 true RU2059575C1 (en) | 1996-05-10 |
Family
ID=20139643
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU93017144A RU2059575C1 (en) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | Glass pieces decorating treatment method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2059575C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6399914B1 (en) | 2000-07-10 | 2002-06-04 | Igor Troitski | Method and laser system for production of high quality laser-induced damage images by using material processing made before and during image creation |
| RU2678551C1 (en) * | 2015-12-30 | 2019-01-29 | Хан'С Лазер Текнолоджи Индастри Груп Ко., Лтд. | Method of laser delamination of semiconductor plate |
-
1993
- 1993-04-02 RU RU93017144A patent/RU2059575C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Крылов К.И. и др. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. Л.: Машиностроение, 1978. 2. Мачулка Г.А. Лазерная обработка стекла. М.: Сов. радио, 1979, с.40. 3. RU 1818307, C 03B 33/00, 1990. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6399914B1 (en) | 2000-07-10 | 2002-06-04 | Igor Troitski | Method and laser system for production of high quality laser-induced damage images by using material processing made before and during image creation |
| US6768081B2 (en) | 2000-07-10 | 2004-07-27 | Igor Troitski | Method and laser system for production of high quality laser-induced damage images by using material processing made before and after image creation |
| RU2678551C1 (en) * | 2015-12-30 | 2019-01-29 | Хан'С Лазер Текнолоджи Индастри Груп Ко., Лтд. | Method of laser delamination of semiconductor plate |
| US10515854B2 (en) | 2015-12-30 | 2019-12-24 | Han's Laser Technology Industry Group Co., Ltd. | Laser lift-off method of wafer |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6399914B1 (en) | Method and laser system for production of high quality laser-induced damage images by using material processing made before and during image creation | |
| KR102584490B1 (en) | Laser processing method and device for transparent materials | |
| US10597321B2 (en) | Edge chamfering methods | |
| US8616023B2 (en) | Raised features on transparent substrates and related methods | |
| EP0847317B1 (en) | Method and apparatus for breaking brittle materials | |
| DE4305107C2 (en) | Method and device for cutting a brittle body with laser radiation | |
| US6674043B2 (en) | Method and apparatus for marking glass with a laser | |
| KR100987903B1 (en) | Apparatus and method for tempering glass sheets | |
| RU2102231C1 (en) | Method of marking on diamond, method of production of mould insert, method of working of articles of diamonds, mould for extrusion of fibres, wires threads and similar articles, and method of marking on pearl, precious or semiprecious stone | |
| US20040180773A1 (en) | Photostructurable body and process for treating a glass and/or a glass-ceramic | |
| CN110121396A (en) | Then resin layer is made to separate with the first transparent workpiece the method to laser machine laminating workpieces stacked body by forming contour line in the first transparent workpiece | |
| CN103097313A (en) | Methods of separating strengthened glass substrates | |
| KR20190101404A (en) | How to Remove a Board | |
| KR20180020300A (en) | A method of producing a deformation in or on a transparent workpiece of a polyphase by laser machining, and a method of producing a multi- | |
| RU2059575C1 (en) | Glass pieces decorating treatment method | |
| CN107520541A (en) | The method of cutting brittle materials by laser | |
| DE1955175C2 (en) | Process for making glass and crystalline material | |
| DE4305106C2 (en) | Method and device for cutting a brittle body with laser radiation | |
| US20020177065A1 (en) | Laser marking on a coated substrate | |
| RU2288196C1 (en) | Method of producing colored images in transparent glasses | |
| JP2023553870A (en) | Method of erasing laser-induced markings on glass sheets, as well as methods and apparatus for marking and marking removal of glass sheets, especially base glass sheets, preferably float glass sheets | |
| US20230322618A1 (en) | Method for modifying a vitreous material | |
| Abramov et al. | Laser forming of holes in brittle materials assisted by stress reduction through heating | |
| US4445922A (en) | Method of heat polishing pattern cut glassware | |
| EA002296B1 (en) | Method of cutting glass by laser |