RU2175648C2 - Process of artistic and graphical finishing of surface of glass articles - Google Patents
Process of artistic and graphical finishing of surface of glass articles Download PDFInfo
- Publication number
- RU2175648C2 RU2175648C2 RU98105811A RU98105811A RU2175648C2 RU 2175648 C2 RU2175648 C2 RU 2175648C2 RU 98105811 A RU98105811 A RU 98105811A RU 98105811 A RU98105811 A RU 98105811A RU 2175648 C2 RU2175648 C2 RU 2175648C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- powder
- light spot
- color
- particles
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к художественной обработке изделий декоративно-прикладного искусства из оптически прозрачных материалов, в частности к способам инкрустации и получения узоров и рисунков с особыми световыми эффектами в материалах для художественных изделий типа стекло, хрусталь, и может быть использовано в изделиях стекольной промышленности, в производстве декоративных изделий для отделки интерьера помещений в строительстве, в изделиях светотехники, в осветительной аппаратуре, в технологии фотолитографии, в радиоприборостроении при изготовлении шкал и фотошаблонов. The invention relates to the artistic processing of decorative and applied art products from optically transparent materials, in particular to methods of inlaying and obtaining patterns and patterns with special lighting effects in materials for art products such as glass, crystal, and can be used in glass industry products, in production decorative products for interior decoration in construction, in lighting products, in lighting equipment, in photolithography technology, in a radio instrument ns in the manufacture of scales and reticles.
Известен способ обработки изделий из стекла, включающий термический отжиг, чистовую механическую обработку поверхности изделия (полирование) и нанесение элементов рисунков в процессе лазерной обработки поверхности изделия скрайбированием ([1] , с. 171; 2, с.26...28). Мощный лазерный пучок скрайбирует изделие по контурным линиям наносимого изображения путем выпаривания материала. A known method of processing glass products, including thermal annealing, finishing machining of the surface of the product (polishing) and the application of drawing elements in the process of laser processing of the surface of the product by scribing ([1], p. 171; 2, p. 26 ... 28). A powerful laser beam scribbles the product along the contour lines of the applied image by evaporation of the material.
Недостатком данного способа является низкая художественная выразительность из-за невозможности передачи цветовых особенностей композиции, т.е. наносимое изображение не является цветным. The disadvantage of this method is the low artistic expression due to the impossibility of transmitting the color characteristics of the composition, i.e. The applied image is not color.
Известны также способы, основанные на явлениях переноса вещества-донора на подложку (акцептор), позволяющие наносить изображения на материал-основу. Methods are also known based on the phenomena of transfer of a donor substance onto a substrate (acceptor), allowing to apply images to the base material.
Например, в технологии изготовления тонкопленочных гибридных интегральных схем (ГИС) используется нагрев вещества донора до температуры испарения. Пары материала распространяются в вакууме от испарителя к подложке, на которой они конденсируются ([3], с.227). Для получения требуемого изображения используется напыление рисунка через маску (трафарет) ([3], с.241). For example, in the technology for manufacturing thin-film hybrid integrated circuits (GIS), the donor material is heated to an evaporation temperature. Vapors of the material propagate in vacuum from the evaporator to the substrate on which they condense ([3], p.227). To obtain the desired image, the pattern is sprayed through a mask (stencil) ([3], p.241).
Кроме того, в другом способе (локального переноса вещества) в качестве донора используется пленка материала. С помощью лазерного излучения в вакууме материал донора испаряется, затем переносится и осаждается на подложке ([4], с. 148). In addition, in another method (local transfer of a substance), a film of material is used as a donor. Using laser radiation in a vacuum, the donor material is vaporized, then transferred and deposited on a substrate ([4], p. 148).
Известен также способ изготовления декоративного изделия, включающий нанесение на подложку из стекломатериала изображения термическим напылением кристаллов, причем напыление проводится на предварительно нагретую до температуры плавления подложку [5]. Формирование рисунка в данном случае осуществляют также с помощью трафаретов ([5], с. 3). There is also a known method of manufacturing a decorative product, comprising applying to a substrate of glass material an image by thermal spraying of crystals, the spraying being carried out on a substrate preheated to the melting temperature [5]. The formation of a pattern in this case is also carried out using stencils ([5], p. 3).
Недостатком всех способов, основанных на явлениях переноса, является низкая художественная выразительность из-за ограниченной площади обработки, невозможности воспроизведения насыщенных цветов и получения резко контрастного изображения из-за малой толщины пленки, принципиальной невозможности передачи всех особенностей композиции из-за необходимости использования трафаретов для получения четкого изображения с ярко выраженными границами его составляющих ([3], с. 240, с. 221, [4], с. 151). The disadvantage of all methods based on transfer phenomena is the low artistic expression due to the limited processing area, the inability to reproduce saturated colors and sharply contrasting images due to the small film thickness, the fundamental impossibility of transferring all the features of the composition due to the need to use stencils to obtain a clear image with pronounced boundaries of its components ([3], p. 240, p. 221, [4], p. 151).
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ художественной обработки изделий из стекла, преимущественно боросиликатного, и хрусталя [6]. Указанный способ включает отжиг стекла, полирование его поверхности и нанесение рисунка импульсами сфокусированного лазерного луча, причем нанесение рисунка проводят в воздушной среде с Т = 223. ..253 К, 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 импульса излучения доводят до значения, превышающего предел термостойкости. Closest to the technical nature of the proposed method is a method of artistic processing of glass products, mainly borosilicate, and crystal [6]. The specified method involves annealing the glass, polishing its surface and applying a pattern with pulses of a focused laser beam, moreover, the pattern is applied in air with T = 223. ..253 K, the light spot of radiation is focused in the mass of the product at a distance from its outer surfaces of at least one hundred the diameter of the radiation spot, and the glass temperature in the light spot during the exposure to the radiation pulse is adjusted to a value that exceeds the limit of heat resistance.
Недостатком способа является низкая художественная выразительность из-за невозможности передачи цветовых особенностей композиции наносимого рисунка. The disadvantage of this method is the low artistic expression due to the impossibility of transmitting the color characteristics of the composition of the applied drawing.
Задачей, решаемой изобретением, является повышение художественной выразительности изделий за счет передачи различных цветовых особенностей контурных и штриховых изображений. The problem solved by the invention is to increase the artistic expression of products by transmitting various color features of contour and line art.
Указанная задача решается тем, что в способе художественно-графической отделки поверхности стеклоизделий, включающем чистовую обработку поверхности стекла, отжиг стеклоизделия и формирование графических элементов рисунка воздействием светового пятна лазерного излучения, с температурой в пятне, равной температуре плавления стекла, перед воздействием лазерного излучения на поверхность стеклоизделия наносят слой суспензии порошка цветного стекла с фракционным составом 1 - 5 мкм и осуществляют его сушку. Формирование графических элементов рисунка осуществляют воздействием на границу раздела порошка и поверхности стеклоизделия световым пятном лазерного излучения с длиной волны 0.69 - 4.5 мкм и диаметром не менее 5 мкм по контурным и штриховым линиям наносимого рисунка через тыльную поверхность стеклоизделия, а температуру в световом пятне доводят до значения температуры плавления частиц цветного стекла. Насыщенность цветового тона формируемых графических элементов увеличивают за счет увеличения продолжительности воздействия светового пятна на частицы порошка цветного стекла. Затем удаляют нерасплавившиеся частицы порошка с лицевой поверхности стеклоизделия и осуществляют термообработку графических элементов рисунка поверхностным оплавлением изображения. В зависимости от заданной цветовой гаммы повторяют циклы операций по нанесению суспензии порошка цветного стекла, каждый раз меняя его цвет, по сушке нанесенного слоя, воздействию лазерным излучением на границу раздела порошка и поверхности стеклоизделия, удалению нерасплавившихся частиц порошка и поверхностному оплавлению формируемых графических элементов. При этом исключают попадание светового пятна лазерного излучения на нанесенные ранее графические элементы рисунка. This problem is solved by the fact that in the method of artistic and graphic surface finish of glass products, including finishing the glass surface, annealing the glass and the formation of graphic elements of the picture by the action of a light spot of laser radiation, with a spot temperature equal to the melting temperature of the glass, before laser exposure to the surface glassware, a layer of a suspension of colored glass powder with a fractional composition of 1 to 5 μm is applied and dried. The formation of graphic elements of the picture is carried out by exposing the interface of the powder and the glass surface to a light spot of laser radiation with a wavelength of 0.69 - 4.5 μm and a diameter of at least 5 μm along the contour and dashed lines of the applied pattern through the back surface of the glass product, and the temperature in the light spot is brought to the melting temperature of colored glass particles. The saturation of the color tone of the generated graphic elements is increased by increasing the duration of the exposure of the light spot to the colored glass powder particles. Then, the non-melted particles of the powder are removed from the front surface of the glassware and heat treatment of the graphic elements of the picture by surface fusion of the image. Depending on the given color gamut, the cycles of operations for applying a suspension of colored glass powder are repeated, each time changing its color, drying the applied layer, applying laser radiation to the interface between the powder and the glass surface, removing unmelted powder particles and surface fusion of the formed graphic elements. At the same time, the light spot of the laser radiation does not get on the previously applied graphic elements of the picture.
Возможность воспроизведения различных цветовых особенностей контурных и штриховых изображений обеспечивается формированием графических элементов рисунка обработкой границы раздела сред (стеклоизделие и порошок) воздействием светового пятна лазерного излучения с длиной волны 0.69 - 4.5 мкм диаметром не менее 5 мкм через тыльную поверхность изделия. Это обусловлено следующими причинами. The ability to reproduce various color features of contour and line art is provided by the formation of graphic elements of the picture by processing the media interface (glassware and powder) by the action of a light spot of laser radiation with a wavelength of 0.69 - 4.5 μm with a diameter of at least 5 μm through the back surface of the product. This is due to the following reasons.
В диапазоне длин волн излучений от 0.69 до 4.5 мкм поглощение энергии в силикатных стеклах составляет от 5% до 95% (это характерно как для бесцветных ([2], с.9, рис. 1), так и для цветных стекол ([7], с. 515...519, рис. 2.. . 6). Следовательно, при воздействии на стекло излучения с длиной волны в диапазоне 0.69. . .4.5 мкм поглощение происходит по всей толщине материала. Поглощенная энергия нагревает стекло в области действия излучения. Однако за счет теплопроводности, нагревается также и прилежащий к области действия излучения объем стекла. При воздействии излучения на материал в виде порошка частица нагреется до температуры, более высокой, чем тот же объем монолитного стекла, так как мала площадь контакта с окружающими ее частицами, а воздух является теплоизолятором. Следовательно, произойдет расплавление порошка, без повреждения материала изделия. Таким образом, при воздействии излучения через тыльную поверхность обеспечивается нагрев материала, в том числе и лицевой поверхности, что позволяет повысить адгезию наносимых элементов рисунка к поверхности изделия и что невозможно получить при воздействии излучения со стороны лицевой поверхности. In the range of radiation wavelengths from 0.69 to 4.5 μm, energy absorption in silicate glasses ranges from 5% to 95% (this is typical for colorless ([2], p.9, Fig. 1) and color glasses ([7 ], pp. 515 ... 519, Fig. 2 ... 6). Therefore, when glass is exposed to radiation with a wavelength in the range 0.69 ... 4.5 mm, absorption occurs over the entire thickness of the material. The absorbed energy heats the glass in the region However, due to thermal conductivity, the volume of glass adjacent to the radiation action area is also heated. the material in the form of a powder, the particle will heat up to a temperature higher than the same volume of monolithic glass, since the contact area with the particles surrounding it is small, and the air is a heat insulator.Therefore, the powder will melt without damaging the material of the product. radiation through the back surface provides heating of the material, including the front surface, which allows to increase the adhesion of the applied picture elements to the surface of the product and that cannot be obtained when exposed radiation from the front surface.
Фактическое значение диапазона энергий излучения определяется для каждого сочетания материалов изделия и порошка экспериментально либо аналитически, основываясь на известных оптических и теплофизических характеристиках. The actual value of the range of radiation energies is determined experimentally or analytically for each combination of product materials and powder, based on known optical and thermophysical characteristics.
Известно, что лазерное излучение представляет собой электромагнитную волну, под действием которой на поверхности диэлектрика образуется электрический заряд за счет поляризации ([8], с.67). При воздействии излучения на границу раздела стекло-порошок через тыльную поверхность заряды образуются как на лицевой поверхности изделия, так и в каждой частице порошка, попавшей в зону облучения. Поскольку линейный размер частицы в предлагаемом способе обработки менее диаметра светового пятна, то при любой ориентации заряда в частице она будет притягиваться к лицевой поверхности изделия. Следовательно, расплавившись, частица будет растекаться по нагретой зоне лицевой поверхности за счет смачивания. It is known that laser radiation is an electromagnetic wave, under the action of which an electric charge is formed on the surface of a dielectric due to polarization ([8], p.67). When radiation acts on the glass-powder interface through the back surface, charges are formed both on the front surface of the product and in each powder particle that has fallen into the irradiation zone. Since the linear particle size in the proposed processing method is less than the diameter of the light spot, then for any orientation of the charge in the particle, it will be attracted to the front surface of the product. Therefore, having melted, the particle will spread over the heated zone of the front surface due to wetting.
Кроме того, для обеспечения нормального смачивания лицевой поверхности изделия расплавленным цветным стеклом в предлагаемом способе порошок наносится в виде текучей суспензии - шликера ([9], с. 110), причем в качестве пластификатора используется легкоиспаряющийся растворитель (ацетон, дихлорэтан, и т.п.). При этом жировая пленка, имеющая меньшую плотность, чем частицы стекла, всплывает на поверхность и испаряется вместе с растворителем при сушке. При нанесении порошка подобным образом частицы некоторое время находятся под действием гидростатического давления столба жидкости шликера, в результате чего происходит уплотнение слоя порошка, т.е. после сушки этот слой будет сплошным (без разрывов). Кроме того, при нанесении порошка в виде шликера равнотолщинность слоя обеспечивается горизонтальным положением изделия при сушке. In addition, to ensure normal wetting of the front surface of the product with molten colored glass in the proposed method, the powder is applied in the form of a fluid suspension - slip ([9], p. 110), and an easily evaporating solvent (acetone, dichloroethane, etc., is used as a plasticizer). .). In this case, a greasy film having a lower density than glass particles floats to the surface and evaporates with the solvent during drying. When applying the powder in a similar way, the particles are under the influence of the hydrostatic pressure of the liquid column of the slip for some time, as a result of which the powder layer is densified, i.e. after drying, this layer will be continuous (without breaks). In addition, when applying the powder in the form of a slip, the uniform thickness of the layer is ensured by the horizontal position of the product during drying.
Для лазерного излучения характерно гауссовское распределение плотности энергии по сечению пучка ([8], с.136). Поскольку коэффициент поглощения частиц порошка постоянен, вблизи оптической оси пучка глубина проплавления будет больше, чем на краях, т.е. форма сечения расплавленной зоны будет повторять форму распределения энергии по диаметру пучка. Максимальная глубина проплавления будет на оси луча, а ее величина определяется энергией излучения и временем его действия на данный участок. Расплавленное цветное стекло под действием кулоновских сил будет притягиваться к лицевой поверхности изделия и принимать ее форму, в результате чего увеличится площадь контакта с менее нагретой областью и образуются условия для эффективного теплообмена за счет теплопроводности. Следовательно, свободному растеканию расплава по поверхности будет препятствовать теплоотвод в изделие, и форма сечения приплавившегося слоя также будет соответствовать гауссовскому закону. Максимальная толщина слоя также будет определяться энергией излучения и временем его действия на данный участок. Таким образом, увеличение энергии излучения или времени его действия на данный участок приведет к увеличению толщины приплавленного к лицевой поверхности слоя цветного стекла. Laser radiation is characterized by a Gaussian distribution of the energy density over the beam cross section ([8], p.136). Since the absorption coefficient of the powder particles is constant, the penetration depth near the optical axis of the beam will be greater than at the edges, i.e. the cross-sectional shape of the molten zone will repeat the shape of the energy distribution over the diameter of the beam. The maximum penetration depth will be on the axis of the beam, and its value is determined by the energy of the radiation and the time of its action on this section. Under the influence of Coulomb forces, molten colored glass will be attracted to the front surface of the product and take its shape, as a result of which the contact area with the less heated region will increase and conditions will be created for effective heat transfer due to heat conduction. Therefore, the free flow of the melt over the surface will be hindered by heat removal to the product, and the cross-sectional shape of the melted layer will also comply with the Gaussian law. The maximum thickness of the layer will also be determined by the energy of radiation and the time of its action on this section. Thus, an increase in the radiation energy or the time of its action on a given section will lead to an increase in the thickness of the stained glass layer melted to the front surface.
В свою очередь, увеличение толщины слоя цветного стекла приводит к общему снижению светопропускания, причем форма кривой пропускания не изменяется ([7] , с.515 - 519, рис. 2 - 6). То есть увеличивается доля основного цветового тона в смеси с белым цветом или насыщенность цветового тона ([12], с. 6/. Таким образом, оперативное изменение энергии излучения или времени его действия на данный участок приводит к изменению насыщенности цветового тона, т. е. при нанесении элементов изображения одного цвета возможно получение различных его оттенков, а именно, при увеличении времени действия светового пятна на порошок увеличивается насыщенность цветового тона приплавившегося к поверхности стеклоизделия слоя цветного стекла за счет увеличения толщины приплавившегося слоя. In turn, an increase in the thickness of the colored glass layer leads to an overall decrease in light transmission, and the shape of the transmission curve does not change ([7], p. 515 - 519, Fig. 2 - 6). That is, the proportion of the main color tone in the mixture with white color or the saturation of the color tone increases ([12], p. 6 /. Thus, an operational change in the radiation energy or its exposure time to a given section leads to a change in the color tone saturation, i.e. . when applying image elements of the same color, it is possible to obtain its different shades, namely, with an increase in the time the light spot acts on the powder, the saturation of the color tone of the colored glass layer melted to the glass surface increases and by increasing the thickness of the melted layer.
Повторное попадание светового пятна лазерного излучения на нанесенные ранее графические элементы того же цвета не вызовет значительного увеличения толщины слоя цветного стекла, т.к. практически вся энергия будет поглощаться нанесенным ранее слоем. Следовательно, при контурном нанесении элементов изображения одного цвета можно воспроизвести произвольные по сложности, в том числе, замкнутые и самопересекающиеся линии. Однако при последовательном нанесении элементов изображения различных цветов необходимо избегать попадания излучения на нанесенные ранее графические элементы, поскольку это приведет к сплавлению различных цветных порошков, т.е. искажению цветов. Repeated hit of the laser light spot on previously applied graphic elements of the same color will not cause a significant increase in the thickness of the colored glass layer, because almost all energy will be absorbed by the previously applied layer. Therefore, when contouring image elements of the same color, arbitrary complexity can be reproduced, including closed and self-intersecting lines. However, in the sequential application of image elements of various colors, it is necessary to avoid radiation from previously applied graphic elements, since this will lead to the fusion of various colored powders, i.e. color distortion.
После обработки световым пятном излучения всех графических элементов одного цвета в обработанных участках останется приплавившееся к лицевой поверхности изделия цветное стекло. На всей остальной поверхности адгезия порошка к изделию будет незначительной, т.е. порошок легко может быть удален с поверхности стеклоизделия (например, смыванием) и использован затем для обработки других изделий. После удаления порошка на лицевой поверхности останутся линии, соответствующие наносимому изображению. After processing a light spot of the radiation of all graphic elements of the same color in the treated areas, the colored glass melted to the front surface of the product will remain. On the rest of the surface, the adhesion of the powder to the product will be negligible, i.e. the powder can easily be removed from the surface of the glass (for example, by washing off) and then used to process other products. After removing the powder on the front surface there will be lines corresponding to the applied image.
При приплавлении лазерным излучением материала в виде порошка внешняя поверхность приплавленного слоя не будет гладкой из-за неполного расплавления некоторых частиц. Для повышения художественной выразительности обработанных изделий в предлагаемом способе обработки после того, как были нанесены все графические элементы одного цвета и удален весь неприплавившийся порошок, производится оплавление поверхности полученной части изображения высокотемпературным пламенем (например, плазменной горелкой). Этим предотвращается скапливание в неровностях поверхности нанесенных графических элементов одного цвета частиц порошка другого цвета при исполнении многоцветных изображений (что могло бы привести к искажению цветовой палитры изображения). При такой термообработке будет изменяться и форма сечения слоя (за счет сил поверхностного натяжения она будет стремиться к полусферической), в результате чего уменьшится размытость графических элементов по краям. Кроме того, поскольку такая обработка невозможна без нагрева всего изделия (т.к. предел термостойкости силикатного стекла - величина порядка 50oC [2]), то в результате подобной обработки произойдет также отжиг самого изделия, т.е. снизится вероятность его разрушения как при нанесении графических элементов следующего цвета, так и при эксплуатации.When laser material is melted in the form of a powder, the outer surface of the molten layer will not be smooth due to incomplete melting of some particles. To increase the artistic expressiveness of the processed products in the proposed processing method, after all graphic elements of the same color were applied and all non-melted powder was removed, the surface of the obtained part of the image is melted with a high-temperature flame (for example, a plasma torch). This prevents the accumulation in the surface irregularities of the applied graphic elements of one color of powder particles of a different color when performing multi-color images (which could lead to distortion of the color palette of the image). With such heat treatment, the shape of the section of the layer will also change (due to surface tension forces it will tend to hemispherical), as a result, the blurriness of graphic elements along the edges will decrease. In addition, since such processing is impossible without heating the entire product (since the limit of heat resistance of silicate glass is about 50 o C [2]), as a result of such processing, the product itself will also be annealed, i.e. the probability of its destruction will decrease both when applying graphic elements of the next color, and during operation.
Сущность изобретения поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.
Фиг. 1: структурная схема художественно-графической отделки стеклоизделий. FIG. 1: block diagram of the artistic and graphic decoration of glass products.
Фиг. 2: структурная схема поверхностного оплавления элементов изображения. FIG. 2: block diagram of surface fusion of image elements.
На чертежах обозначено:
1 - обрабатываемое стеклоизделие, 2 - слой порошка цветного стекла, 3 - графический элемент изображения, 4 - объектив, фокусирующий лазерное излучение, 5 - двухкоординатный механизм перемещения объектива, 6 - гибкий световод, 7 - лазер, 8 - блок управления механизмом перемещения и запуском лазера, 9 - лицевая поверхность обрабатываемого изделия, 10 - тыльная поверхность обрабатываемого изделия, 11 - световое пятно лазерного излучения, 12 - плазменная горелка, 13 - пламя горелки, 14 - оплавленные графические элементы изображения, 15 - направление перемещения плазменной горелки, H - толщина нанесенного слоя порошка, h - толщина сформированного графического элемента, d - диаметр светового пятна лазерного излучения.In the drawings indicated:
1 - processed glassware, 2 - a layer of colored glass powder, 3 - a graphic image element, 4 - a lens focusing laser radiation, 5 - a two-coordinate mechanism for moving the lens, 6 - a flexible optical fiber, 7 - a laser, 8 - a control unit for moving and starting mechanism laser, 9 — front surface of the workpiece, 10 — back surface of the workpiece, 11 — light spot of laser radiation, 12 — plasma torch, 13 — torch flame, 14 — fused graphic elements of the image, 15 — direction of movement a laser burner, H is the thickness of the applied powder layer, h is the thickness of the generated graphic element, d is the diameter of the light spot of the laser radiation.
Световод 6 лазерного излучения представляет собой гибкий световод на основе волоконнооптических материалов или, например, взаимосвязанную систему подвижных зеркал, обеспечивающих передачу излучения от лазера 7 на объектив 4. The laser light guide 6 is a flexible light guide based on fiber optic materials or, for example, an interconnected system of movable mirrors that transmit radiation from the laser 7 to the lens 4.
Двухкоординатный механизм 5 перемещения объектива обеспечивает перемещение объектива 4 относительно тыльной поверхности 10 изделия 1. Механизм относится к электромеханическим устройствам и срабатывает по командам блока управления 8. The two-coordinate mechanism 5 for moving the lens provides movement of the lens 4 relative to the back surface 10 of the
Блок управления 8 представляет собой вычислительное устройство, которое вырабатывает электрические сигналы воздействия на механизм 5 и запуска лазера 7 в соответствии с заданной программой обработки. В случае реализации блока управления на основе микроЭВМ (персонального компьютера), управление насыщенностью цветового тона текущего графического элемента может осуществляться, например, изменением скорости перемещения объектива 4. При использовании компьютеров появляется возможность оптимальной автоматизированной подготовки нанесения сложных изображений с учетом конкретных параметров электромеханической системы управления перемещением объектива. The control unit 8 is a computing device that generates electrical signals to act on the mechanism 5 and start the laser 7 in accordance with a given processing program. In the case of the implementation of a control unit based on a microcomputer (personal computer), the color tone saturation of the current graphic element can be controlled, for example, by changing the speed of the lens 4. When using computers, it becomes possible to automatically optimize the preparation of complex images, taking into account specific parameters of the electromechanical movement control system the lens.
Порядок выполнения операций предлагаемого способа художественно-графической отделки поверхности прозрачных стеклоизделий заключается в следующем:
1) очищают полированием лицевую поверхность 9 стеклоизделия 1;
2) отжигают изделие 1 (режимы отжига определяют известными методами [11] в зависимости от марки стекла обрабатываемого стеклоизделия;
3) подготавливают порошки из необходимых по цвету стекол с фракционным составом 1 - 5 мкм, например, путем перемола стекол в шаровых мельницах;
4) подготавливают текучую суспензию (шликер) цветного стекла, для чего взвешивают порошок цветного стекла в легкоиспаряющемся пластификаторе и наносят полученный шликер на лицевую поверхность 9 изделия 1 сплошным равномерным слоем толщиной Н (величина H определяется максимальной насыщенностью элементов данного цвета);
5) осуществляют сушку изделия 1 до полного испарения пластификатора, обеспечивая горизонтальное положение лицевой поверхности 9, в результате чего на поверхности стеклоизделия 1 образуется сплошная пленка 2 порошка цветного стекла;
6) устанавливают объектив 4 гибкого световода 6 лазерного излучения на расстоянии от тыльной поверхности 10 изделия, обеспечивающем размещение светового пятна 11 размером d не менее 5 мкм на границе раздела лицевой поверхности 9 стеклоизделия 1 и слоя цветного порошка 2 (диаметр d светового пятна определяют исходя из необходимой ширины линий графических элементов 3);
7) воздействуют световым пятном 11 диаметром d ≥ 5 мкм лазерного излучения с длиной волны 0.69...4,5 мкм на границу раздела лицевой поверхности 9 стеклоизделия 1 и слоя цветного порошка 2 через тыльную поверхность 10 изделия 1 по контурным и штриховым линиям наносимого изображения для формирования графических элементов 3 рисунка; температуру в световом пятне 11 доводят до значения температуры плавления порошка 2 (700...1400oC [11]). Регулируют насыщенность цветового тона формируемых графических элементов 3 изменением толщины приплавившегося слоя цветного стекла h в пределах 0 < h < Н. Для этого изменяют время воздействия светового пятна 11 на частицы порошка 2;
8) удаляют неприплавившийся порошок 2 с лицевой поверхности 9 стеклоизделия 1, например, смыванием или воздушным отсосом;
9) осуществляют термообработку изделия 1 поверхностным оплавлением графических элементов изображения 3 высокотемпературным пламенем 13 горелки 12, в результате чего графические элементы 14 приобретают сферическую форму и снижается их размытость по краям;
10) для нанесения элементов изображения других цветов циклически повторяют операции 3)...9), а именно: нанесения порошка, сушки, лазерного формирования графических элементов, удаления порошка и поверхностной термообработки в соответствии с цветовой палитрой наносимого изображения. При последующей лазерной обработке графических элементов других цветов исключают попадание светового пятна 11 излучения на нанесенные ранее графические элементы изображения за счет подготовки на управляющей микроЭВМ 8 программ управления обработкой с учетом композиционных особенностей рисунка и технологических требований. То есть при движении фокусирующей системы 4 вдоль тыльной поверхности 10 стеклоизделия 1 микроЭВМ 8 вырабатывает сигналы отключения и запуска лазера 7 в момент пересечения лучом нанесенных ранее графических элементов 14 другого цвета.The order of operations of the proposed method of artistic and graphic surface finish of transparent glassware is as follows:
1) clean by polishing the front surface 9 of the
2) anneal the product 1 (annealing modes are determined by known methods [11] depending on the glass grade of the glassware being processed;
3) prepare powders from color-appropriate glass with a fractional composition of 1 to 5 microns, for example, by grinding glasses in ball mills;
4) prepare a flowing suspension (slip) of colored glass, for which the colored glass powder is weighed in an easily evaporating plasticizer and the resulting slip is applied to the front surface 9 of
5) carry out the drying of the
6) install the lens 4 of the flexible laser light guide 6 at a distance from the back surface 10 of the product, providing a light spot 11 of size d of at least 5 μm at the interface between the front surface 9 of the
7) they are exposed to a light spot 11 with a diameter of d ≥ 5 μm of laser radiation with a wavelength of 0.69 ... 4.5 μm at the interface between the front surface 9 of the
8) remove the non-melting powder 2 from the front surface 9 of the
9) carry out the heat treatment of the
10) for applying image elements of other colors, operations 3) ... 9) are cyclically repeated, namely: applying powder, drying, laser forming graphic elements, removing powder and surface heat treatment in accordance with the color palette of the applied image. Subsequent laser processing of graphic elements of other colors excludes the occurrence of a light spot 11 of radiation on previously applied graphic elements of the image by preparing 8 processing control programs on the host microcomputer 8 taking into account the compositional features of the pattern and technological requirements. That is, when the focusing system 4 moves along the back surface 10 of the
В результате выполнения операций предлагаемого способа на лицевой поверхности стеклоизделия остается цветное изображение. As a result of the operations of the proposed method on the front surface of the glass remains a color image.
Предлагаемый способ лазерной художественно-графической отделки поверхности стеклоизделий выгодно отличается от прототипа, т.к. позволяет повысить художественную выразительность изделий за счет реализации возможности передачи различных цветовых особенностей контурных и штриховых изображений, панно, витражей, инкрустаций и т.п. The proposed method of laser art and graphic surface finishing of glass products compares favorably with the prototype, because allows you to increase the artistic expressiveness of products by realizing the possibility of transmitting various color features of contour and line art, panels, stained-glass windows, inlays, etc.
Кроме того, предлагаемый способ допускает возможность построения технологических процессов изготовления стеклянных фотошаблонов путем нанесения на листовое стекло элементов топологических рисунков из оптически непрозрачных материалов. In addition, the proposed method allows the possibility of constructing technological processes for the manufacture of glass masks by applying topological elements of optically opaque materials to sheet glass.
Источники информации
1. Крылов К. И. и др. Применение лазеров в машиностроении и приборостроении. -Л.: Машиностроение, 1978.Sources of information
1. Krylov K. I. et al. The use of lasers in mechanical engineering and instrumentation. -L.: Mechanical Engineering, 1978.
2. Мачулка Г.А. Лазерная обработка стекла. -М.: Сов.радио, 1979. 2. Machulka G.A. Laser processing of glass. -M .: Sov.radio, 1979.
3. Ушаков Н.Н. Технология производства ЭВМ: Учебник для студ. вузов по спец. "Вычислит. машины, комплексы, системы и сети". - 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Высш. шк., 1991.-416 с.; ил. 3. Ushakov N.N. Computer production technology: Textbook for students. universities for special. "Compute. Machines, complexes, systems and networks." - 3rd ed., Revised. and add. -M .: Higher. school, 1991.-416 p .; silt
4. Вейко В. П. Лазерная обработка пленочных элементов. - Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1986. - 248 с.; ил. 4. Veiko V. P. Laser processing of film elements. - L .: Engineering, Leningrad. Department, 1986. - 248 p .; silt
5. Авт. св. 1593564, МКИ В 44 С 5/08. Способ изготовления декоративного изделия. /В.Я. Вейнберг. - Опубл. 15.09.90, Бюл. N 34. 5. Auth. St. 1593564, MKI B 44 C 5/08. A method of manufacturing a decorative product. / V.I. Weinberg. - Publ. 09/15/90, Bull. N 34.
6. Авт. св. 1818307, МКИ С 03 В 33/00. Способ художественной обработки изделий из стекла, преимущественно боросиликатного, и хрусталя /И.М. Чуриков, А.В. Павшуков, Н.Н. Давыдов. - Опубл. 30.05.93. - Бюл. N 20. 6. Auth. St. 1818307, MKI C 03 V 33/00. The method of artistic processing of glass products, mainly borosilicate, and crystal / I.M. Churikov, A.V. Pavshukov, N.N. Davydov. - Publ. 05/30/93. - Bull. N 20.
7. Материалы в приборостроении и автоматике: Справочник /Под ред. Ю.М. Пятина. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. - 528 с.; ил. 7. Materials in instrumentation and automation: Reference / Ed. Yu.M. Pyatina. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: Mechanical Engineering, 1982. - 528 p .; silt
8. Рыкалин Н.Н. и др. Высокотемпературные технологические процессы: теплофизические основы. - М.: Наука, 1985. 8. Rykalin N.N. et al. High-temperature technological processes: thermophysical foundations. - M.: Science, 1985.
9. Головня В.Г. Технология деталей радиоаппаратуры. - М.: Радио и связь, 1983. - 296 с.; ил. 9. Golovnya V.G. Technology details of radio equipment. - M .: Radio and communications, 1983. - 296 p .; silt
10. Пясецкий В.В. Цветные телевизоры: устройство, эксплуатация, ремонт. - Воронеж: Центр.- Чернозем, кн. изд-во,1991. - 320 с. 10. Pyasetskiy V.V. Color TVs: device, operation, repair. - Voronezh: Center.- Chernozem, Prince. Publishing House, 1991. - 320 p.
11. Стекло. Справочник. Под ред. Н.М. Павлушкина. - М.: Стройиздат, 1973.- 487 с., ил. 11. Glass. Directory. Ed. N.M. Pavlushkina. - M .: Stroyizdat, 1973.- 487 p., Ill.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98105811A RU2175648C2 (en) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | Process of artistic and graphical finishing of surface of glass articles |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU98105811A RU2175648C2 (en) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | Process of artistic and graphical finishing of surface of glass articles |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU98105811A RU98105811A (en) | 1999-12-27 |
| RU2175648C2 true RU2175648C2 (en) | 2001-11-10 |
Family
ID=20204034
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU98105811A RU2175648C2 (en) | 1998-03-25 | 1998-03-25 | Process of artistic and graphical finishing of surface of glass articles |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2175648C2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2613860C1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-03-21 | Константин Владимирович Зименко | Method of decorative art glass processing |
| RU2671772C1 (en) * | 2017-10-17 | 2018-11-06 | Светлана Александровна Гудым | Method for manufacturing stained-glass window and stained-glass window |
-
1998
- 1998-03-25 RU RU98105811A patent/RU2175648C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МАЧУЛКА Г.А. Лазерная обработка стекла. -М.: Советское радио, 1979. * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2613860C1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-03-21 | Константин Владимирович Зименко | Method of decorative art glass processing |
| WO2017065644A1 (en) * | 2015-10-16 | 2017-04-20 | Константин Владимирович ЗИМЕНКО | Method for ornamental artistic processing of glass |
| RU2663780C1 (en) * | 2015-10-16 | 2018-08-09 | Константин Владимирович Зименко | Method of decorative art glass processing |
| RU2671772C1 (en) * | 2017-10-17 | 2018-11-06 | Светлана Александровна Гудым | Method for manufacturing stained-glass window and stained-glass window |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2755610B2 (en) | Method for making a mark and / or mark on spectacle lens and spectacle lens manufactured by the method | |
| EP0432653B1 (en) | Method for production of large area decorations on glass, glass-ceramics or ceramics and decorated glass-ceramic plates | |
| US3701880A (en) | Method for sculpturing an indicia or decorative design in the surface of an article with a beam of corpuscular energy | |
| EP0322479B1 (en) | Method and apparatus for the selective creation of a decor on hollow axially symmetrical articles by means of a laser beam | |
| US6664501B1 (en) | Method for creating laser-induced color images within three-dimensional transparent media | |
| US20030017277A1 (en) | Jetting behavior in the laser forward transfer of rheological systems | |
| JPH09192857A (en) | Laser beam scribing on glass with using nd:yag laser beam | |
| JP2010524692A (en) | Incorporating structures on the surface of transparent workpieces | |
| CA1105093A (en) | Laser deposition of metal upon transparent materials | |
| US20040118157A1 (en) | Method for laser beam-assisted application of metal ions in glass for producing colorless and color pixels | |
| Livingston et al. | Variable UV laser exposure processing of photosensitive glass-ceramics: maskless micro-to meso-scale structure fabrication | |
| RU2175648C2 (en) | Process of artistic and graphical finishing of surface of glass articles | |
| KR20180110145A (en) | A coated article comprising a metal island layer (s) formed using stoichiometric composition control, and / or a method of making the same | |
| US7168268B2 (en) | Method for the production of colored structures of a glass | |
| JPH08292442A (en) | Defect correcting method and defect correcting device for liquid crystal substrate | |
| Schulz-Ruhtenberg et al. | Laser patterning of SiOx-layers for the fabrication of UV diffractive phase elements | |
| Kazemi et al. | Residual layer removal of technical glass resulting from reactive atmospheric plasma jet etching by pulsed laser irradiation | |
| JP2003012346A (en) | Method for coloring plate glass | |
| KR20180117130A (en) | A coated article comprising a metal island layer (s) formed using temperature control, and / or a method of making the same | |
| Salgueiro et al. | Laser processing of silver ion-exchanged glass waveguides and applications to integrated optics | |
| CN108994446B (en) | Device and method for removing white spots on surface of material | |
| JPH03262187A (en) | Formation of pattern | |
| SU1106798A1 (en) | Process for producing slits on glass backing | |
| RU2463267C2 (en) | Method and device for surface laser processing of pyroceram | |
| Miyakoda et al. | Soret effect in metal-particle doped glass by focused laser heating |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040326 |