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技術前沿

玻璃鑽孔工藝探索 | 光纖納秒脈衝激光器助力降本增效

來源:光至科技2024-05-08 我要評論(0 )   

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

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


120W高峰值GT-Pro+激光器采用自主研發的光學放大與(yu) 電控方案,在顯著提升峰值功率的同時,克服光譜展寬和拉曼等非線性問題,拓展了納秒脈衝(chong) 激光器的輸出技術指標和應用範圍。


本次升級的GT-Pro+激光器通過獨特的光學設計與(yu) 精選器件,實現了近衍射極限的光束質量輸出;對光路進行了深度優(you) 化,顯著增強激光器的抗反射能力;高達200kW的峰值功率使光纖納秒脈衝(chong) 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鑽孔應用大大降低了設備成本和使用門檻。


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表1 不同玻璃加工方式的比較



     光至120W GT-Pro+

     鑽孔性能優(you) 異 滿足不同客戶需求




本次測試采用的F-120-GT-10-N2-Pro+脈衝(chong) 光纖激光器,平均功率120W,峰值高達270kW,最大單脈衝(chong) 能量1mJ,脈寬2~20ns可調,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。根據不同的開孔尺寸需求,可以選擇不同焦距的場鏡進行測試以達到最佳效果。


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圖1 玻璃鑽孔設備示意圖 



測試結果


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常規玻璃(浮法玻璃)


浮法玻璃是一種通過浮法工藝生產(chan) 的平板玻璃,具有平整度高、厚度均勻、光學性能好等特點,廣泛應用於(yu) 建築、家居、裝飾等領域 。在浮法玻璃上開孔需求非常多,如玻璃門、窗、燈飾、開關(guan) 麵板等,常規的方法較難完成較大或較小或異形孔,一不小心就會(hui) 使玻璃碎裂,而采用激光則變得非常簡單。


我們(men) 在1-19mm厚的浮法玻璃上打不同尺寸的孔徑進行測試,發現不同的孔徑激光參數基本一樣,隻需修改孔徑即可。經測試,建議打70mm以內(nei) 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(hui) 有明顯的熱透。


GT-Pro+激光器在常規玻璃上不僅(jin) 可以打圓孔,還可以打腰型孔、異形孔、方孔等,但是因為(wei) 目前控製上還沒有功率隨速功能,不能實現直角與(yu) 銳角的切割。


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表2 8mm常規玻璃打孔參考參數


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150mm大孔  門鉸鏈安裝孔  玻璃開關(guan) 麵板


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圖2 常規玻璃打異形孔


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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矽酸鹽玻璃,又叫超白壓花玻璃,原材料主要為(wei) 純堿和石英砂,含鐵量低、透光率高、反射率低。作為(wei) 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線引出到接線盒。


光伏玻璃一麵平整透光,另一麵具有花紋難以透光。我們(men) 測試的時候將花紋麵置於(yu) 下麵,平麵向上,激光從(cong) 平麵入射透射到下表花紋麵開始逐層向上切割。經測試,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(jin) 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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高硼矽玻璃


高硼矽玻璃具有非常低的熱膨脹係數,隻有普通玻璃的三分之一左右,耐高溫性能好,物理強度高,可製成餐具、茶杯、器皿等多種物品,需要在上麵開孔才能使用。激光打孔因其無接觸式加工,且開孔後無應力殘留,效率快、成品率高,是高硼矽玻璃鑽孔的理想選擇。


本次在不同顏色的高硼矽玻璃杯側(ce) 壁、底部等位置進行打孔測試,均能快速完成,效率快、孔內(nei) 壁幹淨無粉塵殘留,崩邊比常規玻璃更小。


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圖4 高硼矽玻璃



小結



120W高峰值GT-Pro+激光器峰值高、光束質量好,可用於(yu) 浮法玻璃、光伏玻璃、高硼矽玻璃等多種玻璃材料的鑽孔,可加工玻璃厚度達19mm,玻璃孔徑0.3~150mm,且圖形設計靈活,加工孔徑錐度小、孔內(nei) 壁幹淨,玻璃損傷(shang) 低,精度高、效率高。在競爭(zheng) 激烈的玻璃加工市場,光至科技將持續升級產(chan) 品,為(wei) 廣大用戶提供更多的選擇。


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