Сырье Производство керамики Керамические изделия Статьи Справочник

Примеры лазерной сварки. Часть 3

Эксперименты по заварке многоштырьковой ножки в баллон пальчиковой лампы проводились следующим образом. Вначале баллон со вставленной ножкой прогревался с помощью ленточной спирали до температуры порядка 300-400° С, чтобы предотвратить разрушение стекла в процессе и после сварки. После этого спираль отводилась от баллона, на место сварки направлялся лазерный луч, сфокусированный в пятно, диаметр которого примерно равнялся удвоенной толщине стенки стекла, и баллон вращался вокруг своей оси со скоростью, обеспечивающей достаточно плавный нагрев стекла в точке попадания луча до температуры плавления без явных следов испарения. После нескольких оборотов под воздействием лазерного луча место сварки прогревалось на глубину, равную примерно удвоенной толщине стенки стекла. В этот момент с помощью специального приспособления многоштырьковая ножка несколько вдавливалась в баллон вдоль его оси, а затем вытягивалась обратно на такое же расстояние. После этого лазерный луч отключался, а на баллон снова надвигалась спираль, с помощью которой баллон поддерживался некоторое время при общей температуре около 300-400° С с целью снятия напряжений в стекле, после чего его температура плавно снижалась до нормальной. При мощности лазерного излучения около 40 Вт весь процесс заварки продолжался около 1 мин.

Еще одним примером лазерной обработки стекла является формирование донышка на конце стеклянной трубки для изготовления пробирки. Этот пример не привязан к какой-либо конкретной промышленной технологии, а представляет собой иллюстрацию возможностей применения лазерного излучения для обработки стекла.

Лазерный луч диаметром около 2 мм на поверхности трубки направляется на нее на некотором расстоянии от конца, величина которого определяется объемом стекла в области донышка. В процессе вращения трубки лазерный луч прогревает стекло. Оно начинает стягиваться к оси трубки, при этом все большая часть стекла попадает в область воздействия лазерного луча, скользящего вдоль стеклянного конуса постепенно уменьшающейся высоты. Стекло размягчается, схлопывается по торцу трубки, выравнивается под тепловым воздействием лазерного луча, сил поверхностного натяжения и центробежной силы, образуя плоское донышко. Весь процесс формирования донышка при толщине стекла 1 мм длится примерно 30 с. Фотографии выполненные в поляризованном свете позволяют визуализировать напряжения в стекле в течение всего процесса. Заметные напряжения в стекле сохраняются почти до окончания процесса. Однако последние кадры показывают, что после завершения формирования донышка эти напряжения снижаются практически до нуля. Поэтому никаких особых мер предохранения изделия от разрушения практически не требуется.