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技術(shù)前沿

玻璃鉆孔工藝探索 | 光纖納秒脈沖激光器助力降本增效

來源:光至科技2024-05-08 我要評論(0 )   

面對玻璃加工市場的多樣化需求,光至科技不斷創(chuàng)新升級,推出120W高峰值GT-Pro+激光器,為玻璃加工提供一站式解決方案。120W高峰值GT-Pro+激光器采用自主研發(fā)的光學(xué)放大...

面對玻璃加工市場的多樣化需求,光至科技不斷創(chuàng)新升級,推出120W高峰值GT-Pro+激光器,為玻璃加工提供一站式解決方案。


120W高峰值GT-Pro+激光器采用自主研發(fā)的光學(xué)放大與電控方案,在顯著提升峰值功率的同時(shí),克服光譜展寬和拉曼等非線性問題,拓展了納秒脈沖激光器的輸出技術(shù)指標(biāo)和應(yīng)用范圍。


本次升級的GT-Pro+激光器通過獨(dú)特的光學(xué)設(shè)計(jì)與精選器件,實(shí)現(xiàn)了近衍射極限的光束質(zhì)量輸出;對光路進(jìn)行了深度優(yōu)化,顯著增強(qiáng)激光器的抗反射能力;高達(dá)200kW的峰值功率使光纖納秒脈沖激光也能加工玻璃,使得原本需要綠光或者超快激光來完成的玻璃鉆孔應(yīng)用大大降低了設(shè)備成本和使用門檻。


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表1 不同玻璃加工方式的比較



     光至120W GT-Pro+

     鉆孔性能優(yōu)異 滿足不同客戶需求




本次測試采用的F-120-GT-10-N2-Pro+脈沖光纖激光器,平均功率120W,峰值高達(dá)270kW,最大單脈沖能量1mJ,脈寬2~20ns可調(diào),10mm光斑輸出。2D 14mm通光振鏡可以直連激光器輸出,再配合電動Z軸即可以完成測試。根據(jù)不同的開孔尺寸需求,可以選擇不同焦距的場鏡進(jìn)行測試以達(dá)到最佳效果。


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圖1 玻璃鉆孔設(shè)備示意圖 



測試結(jié)果


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常規(guī)玻璃(浮法玻璃)


浮法玻璃是一種通過浮法工藝生產(chǎn)的平板玻璃,具有平整度高、厚度均勻、光學(xué)性能好等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于建筑、家居、裝飾等領(lǐng)域 。在浮法玻璃上開孔需求非常多,如玻璃門、窗、燈飾、開關(guān)面板等,常規(guī)的方法較難完成較大或較小或異形孔,一不小心就會使玻璃碎裂,而采用激光則變得非常簡單。


我們在1-19mm厚的浮法玻璃上打不同尺寸的孔徑進(jìn)行測試,發(fā)現(xiàn)不同的孔徑激光參數(shù)基本一樣,只需修改孔徑即可。經(jīng)測試,建議打70mm以內(nèi)的孔使用F100的場鏡,打70-100mm孔使用F160場鏡,打100-150mm孔使用F210場鏡,所用的場鏡必須是高功率石英場鏡,不然會有明顯的熱透。


GT-Pro+激光器在常規(guī)玻璃上不僅可以打圓孔,還可以打腰型孔、異形孔、方孔等,但是因?yàn)槟壳翱刂粕线€沒有功率隨速功能,不能實(shí)現(xiàn)直角與銳角的切割。


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表2 8mm常規(guī)玻璃打孔參考參數(shù)


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150mm大孔  門鉸鏈安裝孔  玻璃開關(guān)面板


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圖2 常規(guī)玻璃打異形孔


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光伏玻璃(超白壓花玻璃)


光伏玻璃是一種低鐵含量的硅酸鹽玻璃,又叫超白壓花玻璃,原材料主要為純堿和石英砂,含鐵量低、透光率高、反射率低。作為太陽能電池組件的重要組成部分,背板光伏玻璃需在特定位置打孔把光伏電池組件的電流導(dǎo)線引出到接線盒。


光伏玻璃一面平整透光,另一面具有花紋難以透光。我們測試的時(shí)候?qū)⒒y面置于下面,平面向上,激光從平面入射透射到下表花紋面開始逐層向上切割。經(jīng)測試,使用頻率150kHz,功率90%,速度4000mm/s,螺旋線寬0.6mm,線間距0.08mm,打12mm的孔僅需2.5秒,孔壁光滑、崩邊<300μm。


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圖3 光伏玻璃打孔


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高硼硅玻璃


高硼硅玻璃具有非常低的熱膨脹系數(shù),只有普通玻璃的三分之一左右,耐高溫性能好,物理強(qiáng)度高,可制成餐具、茶杯、器皿等多種物品,需要在上面開孔才能使用。激光打孔因其無接觸式加工,且開孔后無應(yīng)力殘留,效率快、成品率高,是高硼硅玻璃鉆孔的理想選擇。


本次在不同顏色的高硼硅玻璃杯側(cè)壁、底部等位置進(jìn)行打孔測試,均能快速完成,效率快、孔內(nèi)壁干凈無粉塵殘留,崩邊比常規(guī)玻璃更小。


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圖4 高硼硅玻璃



小結(jié)



120W高峰值GT-Pro+激光器峰值高、光束質(zhì)量好,可用于浮法玻璃、光伏玻璃、高硼硅玻璃等多種玻璃材料的鉆孔,可加工玻璃厚度達(dá)19mm,玻璃孔徑0.3~150mm,且圖形設(shè)計(jì)靈活,加工孔徑錐度小、孔內(nèi)壁干凈,玻璃損傷低,精度高、效率高。在競爭激烈的玻璃加工市場,光至科技將持續(xù)升級產(chǎn)品,為廣大用戶提供更多的選擇。


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玻璃鉆孔工藝光纖納秒脈沖激光器
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