Способ резки стекла

1 Предлагаемое изобретение относится к способу резки стекла лазерным лучом и может быть использовано в стекольной, электронной,авиационной и других отраслях народного хозяйства. Известно, что при терморасколе, например, стеклянного изделия используют явление возникновения растягивающих термонапряжений, появляющихся после локального нагрева газовой горелкой или лазерным лучом по линии разделения стеклоизделия. Известно также, что процесс термораскалывания начинается с момента начала развития(прорастания) из имеющихся на торцах многочисленных микро- и макродефектов так называемой стартовой трещины, образующейся в виде посечки, располагающейся перпендикулярно линии разделения листового стеклоизделия. Следует отметить, что при начале резки стекла со стороны, полученной после термораскалывания, образуется бездефектная торцовая поверхность. В связи с этим предлагается для зарождения стартовой трещины использовать тот же лазерный луч, который применяют и для термораскалывания. Ближайшим прототипом изобретения является способ резки полого стекла лазерным лучом (1), при котором образование стартовой трещины осуществляют нанесением надреза острым твердым предметом. Недостатком способа является применение для зарождения трещины дополнительного инструмента, при пользовании которым возможен субъективный фактор. Сущность предлагаемого способа резки стекла лазерным лучом состоит в том, что стартовую трещину образуют с торца стеклоизделия возвратно-поступательным движением луча с его частичным поглощением. При этом начало зарождения трещины осуществляют путем захода луча в тело изделия по линии предполагаемого разделения на расстояние, равное 2-4 диаметрам луча, кратковременной фиксации луча в этой точке и возврата его к торцу. В случае наличия макродефектов на торце стеклянного изделия трещину образуют при первичном заходе лазерного луча. При этом основной целью воздействия является создание нарастающих напряжений растяжения в исходной зоне до величины, превышающей прочность материала. Процесс образования трещины объясняется следующим образом: При воздействии лучом лазера, энергия которого поглощается стеклом, образуется цилиндрическая область нагретого объема стекла,по диаметру соизмеримая с диаметром лазерного луча и проходящая через всю толщину листа. При этом в стекле возникают три вида напряжений - осевые, радиальные и тангенциальные. Тангенциальными напряжениями можно практически в силу однородности материала по коэффициенту линейного расширения для разъяс 004322 2 нения пренебречь. Действие возникших осевых напряжений наблюдается при превышении нагрева цилиндрической области стекла выше температуры размягчения стекла в виде бугоробразных выступов на обеих поверхностях листа стекла. Наиболее эффективными напряжениями, воздействующими на образование трещины в стекле, следует считать радиальные,растягивающие напряжения по всей высоте цилиндрической области. При этом, если нагрев цилиндрической области не превышает температуру размягчения стекла, возможно дополнительное воздействие на образование трещины и части осевых сил растяжения в направлении действия радиальных сил. Если зафиксировать луч лазера в одной точке около торца на линии предполагаемого разделения, то создают большие напряжения при превышении температуры начала размягчения стекла, и, когда луч лазера перемещается к торцу листа стекла, в силу воздействия радиальных сил растяжения, происходит образование трещины, которая при дальнейшем обратном перемещении лазерного луча становится началом линии разделения материала. В случае,когда разделение стекла начинают с торца,имеющего по месту образования трещины макродефекты, возможно образование трещины сразу по мере вхождения лазерного луча в тело листа стекла в соответствии с действием тех же радиальных сил растяжения. На фиг. 1 а показана схема напряжений в стекле, в месте воздействия лазерным лучом,где 1 - лазерный луч, 2 - тангенциальные напряжения, 3 - осевые напряжения, 4 - радиальные напряжения; на фиг. 1 б - схема напряжений в стекле(вид сверху), где 1 - тангенциальные напряжения, 2 - радиальные напряжения. На фиг. 2 представлена схема образования трещины, где 1 - направление движения лазерного луча к торцу стеклоизделия, 2 - радиальные напряжения. Ниже предлагаемый способ иллюстрируется конкретным примером. Пример 1. В качестве примера можно привести практику образования стартовой трещины со стороны, образованной после термораскола, на плоском стекле толщиной 3,0 мм. Для резки стекла применялся лазер ЛТН-103. На образец стекла направлялся сфокусированный лазерный луч диаметром 2,5 мм в точку, отстоящую на 15 мм от линии края начала реза. Скорость перемещения луча 2 м/мин. При заходе оси луча в тело стекла на расстояние 15 мм от края включали лазерный луч и возвращали его в сторону торца со скоростью 2 м/мин. После перехода торца на 1,5 мм за край образца луч вновь направляли по линии реза стекла. Зародившаяся трещина являлась началом разделения стекла с заданной скоростью. В случае, если трещина не зарождалась с первого возвратного захода, то операцию повторяли при том же режиме 2 или 3 раза до появления трещины, которую фиксировали визуально. Преимуществом предлагаемого способа является осуществление термораскола листового стекла с зарождением трещины с бездефектной поверхностью. При этом отпадает необходимость применения механических методов стартовой трещины. Источники информации, принятые во внимание 1. Патент Германии,4411037, С 03 В 33/06, 1995 г. 4 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ резки стекла путем образования стартовой трещины лазерным лучом и последующей резки, отличающийся тем, что трещину образуют с торца стеклянного изделия возвратно-поступательным движением луча при его частичном объемном поглощении. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что начало зарождения трещины осуществляют путем захода луча в тело изделия по линии предполагаемого разделения на расстояние, равное 2-4 диаметра луча, кратковременной фиксации луча в этой точке и возврата его к торцу.