Результаты экспериментов по термораскалыванию стеклянных труб. Часть 4

Было установлено, что в некоторых режимах термораскалывание не осуществляется даже в том случае, если термонапряжения в стекле превышают предел прочности стекла. Это наблюдается, например, если скорость вращения стеклянной трубки заметно превышает оптимальное значение. Последующее воздействие лазерного излучения приводит к снятию напряжений в стекле и его оплавлению в месте воздействия лазерного излучения.

Были выявлены некоторые эффекты, объяснения которым не было найдено. Одним из них является наблюдавшаяся в некоторых случаях периодичность величины оптимальной скорости вращения по мере ее увеличения. С увеличением скорости вращения от достаточно малой величины вначале скорость разделения стеклянной трубки плавно увеличивалась. При некотором значении скорости вращения время, необходимое для термораскалывания, становилось минимальным. По мере дальнейшего увеличения скорости вращения время термораскалывания плавно возрастало, достигало максимального значения, а затем снова снижалось. Появлялся второй минимум времени термораскалывания, несколько больше первого, после чего время термораскалывания снова увеличивалось. Это явно резонансное явление пока остается неразгаданным. Возможно, что око каким-то образом связано с периодичностью воздействия лазерного излучения и с начальной точкой воздействия лазерного излучения на стекло.

Поскольку при экспериментах и испытаниях лазерного автомата для раскроя стеклодрота точные измерения мощности лазерного излучения не производились, в расчетах использованы паспортные значения мощности излучения лазеров типа ЛГ-25 за вычетом потерь мощности в оптических элементах (примерно 5% на одно поворотное зеркало или на одну линзу), а также потерь на отражение от поверхности стекла, которые при использованных углах наклона оси луча к поверхности стекла по экспериментальным данным имеют порядок 10-20% - в зависимости от диаметра стеклянной трубки (с уменьшением диаметра трубки потери на отражение несколько возрастают). В среднем эти потери принимались равными 15%. Когда экспериментальное значение мощности лазерного излучения оказывалось меньше минимально необходимого уровня, расчет времени термораскалывания и оптимальной скорости вращения производился по реальному значению мощности лазерного излучения.

Данные по термораскалыванию самых различных труб, позволяют в достаточно полной мере оценить возможности рассматриваемого метода разделения стекла.

Наиболее точное совпадение результатов расчета и эксперимента имеет место в том случае, если использованный в экспериментах уровень мощности лазерного излучения превышает расчетное минимальное значение. Для качественного разделения труб из стекла Rasoterm или AM-K требовались уровни мощности более 100 Вт.

При выполнении описанной экспериментальной работы не имелось возможности использовать такие лазеры. Для этого применялось излучение мощностью 40-60 Вт, которое обеспечивалось двумя лазерами типа ЛГ-25, соединенными последовательно путем сварки газоразрядных трубок по стыкующимся фланцам. Уровней мощности 40-60 Вт недостаточно для качественного разделения крупногабаритных труб. Для осуществления термораскалывания в этом случае изменялись условия фокусировки лазерного излучения. При этом края среза получались менее качественными, хотя время резки оказывалось близким к расчетному.

Результаты экспериментов по термораскалыванию стеклянных труб. Часть 3 Лазерная резка стекла Лазерные технологические установки для обрезки выдувных стеклоизделий. Часть 1

Результаты экспериментов по термораскалыванию стеклянных труб