Kính là vật liệu công nghiệp quan trọng, được sử dụng nhiều trong các ngành công nghiệp trong nền kinh tế quốc dân như công nghiệp ô tô, công nghiệp xây dựng, chữa bệnh, trưng bày, sản phẩm điện tử,… Kính lọc quang học nhỏ cỡ vài micron, đế kính cho laptop phẳng - màn hình bảng, và tấm kính kích thước lớn được sử dụng trong các lĩnh vực sản xuất quy mô lớn như ngành xây dựng.
Đặc tính đáng chú ý của thủy tinh là độ cứng và giòn, gây khó khăn lớn cho quá trình gia công. Phương pháp cắt thủy tinh truyền thống sử dụng các công cụ kim cương hoặc cacbua xi măng, được sử dụng rộng rãi trong nhiều ứng dụng. Quá trình cắt được chia thành hai bước. Đầu tiên, sử dụng một đầu kim cương hoặc đá mài cacbua xi măng để cắt một vết nứt trên bề mặt kính; sau đó dùng các biện pháp cơ học để tách kính theo đường nứt.
Có một số khiếm khuyết trong việc cho điểm và cắt bằng phương pháp này. Việc loại bỏ vật liệu sẽ dẫn đến việc tạo ra các mảnh vụn, mảnh vỡ và các vết nứt nhỏ, điều này sẽ làm giảm độ bền của lưỡi cắt, điều này đòi hỏi một quá trình làm sạch khác. Các vết nứt sâu do quá trình này gây ra thường không vuông góc với bề mặt kính, vì đường phân cách tạo ra bởi lực cơ học nói chung là không thẳng đứng. Hơn nữa, sự suy hao công suất do lực cơ học tác dụng lên kính mỏng cũng là một tác nhân xấu.
Sự phát triển của công nghệ laser đã mang lại giải pháp cho những vấn đề chất lượng này.
Ghi chép và phân đoạn bằng laser
Không giống như các công cụ cắt cơ học truyền thống, năng lượng của chùm tia laser cắt kính theo cách không tiếp xúc. Năng lượng này làm nóng phần xác định của phôi đến nhiệt độ xác định trước. Quá trình gia nhiệt nhanh chóng này được theo sau bởi quá trình làm lạnh nhanh chóng, do đó một vùng ứng suất thẳng đứng được tạo ra bên trong kính và một vết nứt không có vụn hoặc vết nứt xuất hiện theo hướng này. Vì các vết nứt chỉ do nhiệt chứ không phải do cơ học nên sẽ không có các mảnh vụn và vết nứt nhỏ. Do đó, độ bền của mép cắt laser không bị ảnh hưởng và không cần hoàn thiện thêm.
Quan trọng hơn, so với kính được chia theo phương pháp truyền thống, kính được gia công bằng phương pháp này có khả năng chống vỡ lên đến ba lần. Đối với kính có độ dày từ 5mm đến 1mm, có thể hoàn thành việc cắt tổng thể chỉ trong một bước. Việc phân chia và các bước đánh bóng, mài, rửa và các bước khác sau đó không còn cần thiết nữa. Độ bền của cạnh cắt có thể được đo bằng thử nghiệm uốn bốn điểm được tiêu chuẩn hóa từ DIN-EN 843-1. Một miếng kính được cố định trên hai con lăn, và hai con lăn còn lại được sử dụng để tạo ra lực uốn cần thiết lên bề mặt trên của tấm kính, theo đó tấm kính có thể được tách thành hai phần. Thử nghiệm được lặp lại khoảng 100 lần để thu được số liệu thống kê đáng tin cậy thích hợp về xác suất phân đoạn.
Trong hầu hết các trường hợp, khắc và cắt bằng laser là lựa chọn để gia công hàng loạt. Ưu điểm của nó nằm ở tốc độ xử lý cao, độ chính xác cao và cài đặt thông số đơn giản. Có thể thấy nếu sử dụng phương pháp cắt kính bằng tia laser thì có thể tiết kiệm thời gian và nâng cao chất lượng gia công.
Công nghệ cắt kính bằng laser sử dụng
Không dễ để cấy ghép một công nghệ mới và trưởng thành vào dây chuyền sản xuất hàng loạt để chế biến các sản phẩm công nghệ cao. Theo quan điểm của khách hàng' trước khi triển khai, công nghệ này phải là một giải pháp tự động và đáng tin cậy, không chỉ được chứng minh đầy đủ mà còn phải kinh tế. Trên thực tế, việc ứng dụng công nghệ đổi mới chỉ có hiệu quả trong hai trường hợp: việc tung ra sản phẩm mới đòi hỏi phải có phương pháp sản xuất mới để đạt được các tính năng cải tiến hoặc giảm chi phí sản xuất do giảm bớt các bước gia công, hoặc sản xuất hiện tại gặp áp lực kinh tế. Cải tiến lớn trong phương pháp sản xuất để dễ dàng hơn.
Trong ngành công nghiệp màn hình phẳng, phải mất 5 năm để thúc đẩy công nghệ cắt laser tìm được vị trí của mình trong dây chuyền sản xuất, với điều kiện phải trải qua hàng nghìn giờ xác minh ứng dụng trên nhiều dây chuyền xử lý. Giờ đây, nó thường được xem xét để sản xuất các sản phẩm mới có nguy cơ làm vỡ kính, hoặc sản xuất các sản phẩm di động liên lạc được trang bị kính trong ngành điện tử hoặc các sản phẩm khác có chứa các bộ phận dễ vỡ bằng thủy tinh, chẳng hạn như cảm biến và bảng cảm ứng Hoặc vách kính.
Quá trình xử lý thường được thực hiện trong phòng sạch, giống như ngành công nghiệp sinh hóa, vì chúng rất nhạy cảm với các hạt tạo ra từ các bước cắt hoặc mài truyền thống. Ví dụ, vật liệu cơ bản được phủ bằng mã DNA (mã vạch sinh hóa) hoặc vật liệu được cắt thành từng mảnh bằng tia laser được sử dụng để kiểm tra sản phẩm. Đối với công nghệ cắt laser, các ngành ứng dụng tiềm năng tiếp theo sẽ là ngành năng lượng mặt trời và ngành ô tô.
Cũng giống như sự phát triển của công nghệ laser trong ngành gia công kim loại trong những năm qua, công nghệ cắt laser gia công kính sẽ tiếp tục phát triển; Công nghệ này sẽ được sử dụng rộng rãi trong chế biến các sản phẩm khác nhau, thay thế các phương pháp truyền thống. Tuy nhiên, phương pháp gia công thủy tinh truyền thống sẽ tiếp tục duy trì vị trí quan trọng trong chế biến hầu hết các sản phẩm thủy tinh trong tương lai. Nói chung, chất lượng gia công của lưỡi cắt không cao lắm trong các ứng dụng này.
Cắt hồ sơ bằng laser là một công nghệ sáng tạo sẽ tìm thấy một chỗ đứng trong các ngành công nghiệp điện tử, ô tô hoặc xây dựng. Ngoài phương pháp cắt kính bằng tia laser, có nhiều phương pháp gia công kính bằng tia laser khác đang trong giai đoạn phát triển và thử nghiệm thêm, chẳng hạn như khoan, vát mép và loại bỏ lớp phủ. Các quá trình này đòi hỏi các loại laser khác nhau, chẳng hạn như laser xanh lá cây.
