《一種提高玻璃強度的方法》是蚌埠玻璃工業設計研究院、中國建材國際工程集團有限公司於2013年11月8日申請的發明專利，該專利申請號為2013105502546，公布號為CN103613290A，專利公布日為2014年3月5日，發明人是彭壽、王東、王芸、甘治平、石麗芬、金良茂、單傳麗、張家林。
《一種提高玻璃強度的方法》包括如下步驟：a）將CO2雷射器（1）發出的雷射束經擴束準直器（2）得到平行光束（12）；b）將平行光束（12）經半透半反鏡（3）分為上光束（13）與下光束（14）；c）將上光束（13）經上動態聚焦鏡（4）得到上匯聚光束（15），下光束（14）經下動態聚焦鏡（6）得到下匯聚光束（16）；d）將上匯聚光束（15）經上振鏡（5）反射得到上光斑對準待處理玻璃（9）邊緣的上部，下匯聚光束（16）經下振鏡（7）反射得到下光斑對準待處理玻璃（9）邊緣的下部；e）調節玻璃移動台（8）的移動速率，分別處理玻璃的四個邊緣，形成強度得到提高的玻璃板；將CO2雷射器（1）發出的雷射束分成兩路，分別掃描切割後玻璃邊緣的上部棱邊與下部棱邊，能夠消除玻璃邊緣的微裂紋，進而提高玻璃的強度。
2020年7月17日，《一種提高玻璃強度的方法》獲得安徽省第七屆專利獎金獎。
（概述圖為《一種提高玻璃強度的方法》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種提高玻璃強度的方法
- 公布號：CN103613290A
- 公布日：2014年3月5日
- 申請號：2013105502546
- 申請日：2013年11月8日
- 申請人：蚌埠玻璃工業設計研究院; 中國建材國際工程集團有限公司
- 地址：安徽省蚌埠市禹會區塗山路1047號
- 發明人：彭壽、王東、王芸、甘治平、石麗芬、金良茂、單傳麗、張家林
- 代理機構：安徽省蚌埠博源專利商標事務所
- 代理人：楊晉弘
- Int.Cl.：C03C23/00(2006.01)I
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
玻璃的理論強度較高，但實際使用時強度卻較低，究其原因，除玻璃表面的缺陷和微裂紋造成的強度降低外，邊緣損傷是造成玻璃使用強度下降的重要原因之一，尤其是平板玻璃經機械切割後在玻璃邊緣形成的各種缺陷，包括肉眼可觀察到的崩邊、裂口、裂縫，以及肉眼無法看到的微裂紋；這些缺陷在機械外力、熱應力、水汽侵蝕的作用下，就會造成玻璃的損壞；因此，有必要對切割後平板玻璃的邊緣進行處理，以消除缺陷，提高平板玻璃的強度；通常的處理方法是對切割後的玻璃邊緣進行機械磨邊、拋光，不僅效率低而且基本解決不了強度問題；截至2013年11月，較先進的處理方法是利用雷射輻照來提高玻璃強度，在已公開的相關專利中，專利號為200910272606.X的《消除玻璃邊緣微裂紋提高玻璃強度的方法》，該發明專利採用CO2雷射束從水平方向照射玻璃邊緣的側面，使光斑正處於玻璃邊緣側面的中心，通過調整雷射器功率和光斑大小，以及待處理玻璃的移動速度，來消除玻璃邊緣的微裂紋，以此來提高玻璃的強度；而玻璃切割後，邊緣棱邊區域存在大量缺陷，應是雷射輻照的重點區域，而且棱邊區域本身熱傳導途徑較側面中間多,散熱多於側面中間,應該賦予棱邊區域更多的雷射能量才合理，但該發明專利採用的是離焦光斑，光斑面積較大，其能量呈高斯分布，光斑中心能量最高，遠離中心降低，為了達到處理棱邊區域所要求的溫度，必須提高雷射功率，這會造成側面中心局部溫度過高，玻璃易燒蝕或炸裂。
發明內容
專利目的
《一種提高玻璃強度的方法》的目的在於提供一種提高玻璃強度的方法，該方法能夠有效地處理切割後玻璃的邊緣棱邊，消除玻璃邊緣的微裂紋，進而提高玻璃的強度。
技術方案
《一種提高玻璃強度的方法》包括如下步驟：
a）將CO2雷射器發出的雷射束經擴束準直器得到平行光束；
b）將平行光束經半透半反鏡分為上光束與下光束；
c）將上光束經上動態聚焦鏡得到上匯聚光束，下光束經下動態聚焦鏡得到下匯聚光束；
d）將上匯聚光束經上振鏡反射得到上光斑對準待處理玻璃邊緣的上部，下匯聚光束經下振鏡反射得到下光斑對準待處理玻璃邊緣的下部；
e）調節待處理玻璃在玻璃移動台上的移動速率，分別處理玻璃的四個邊緣，形成強度得到提高的玻璃板。
進一步地，所述上振鏡與下振鏡分別高速往復偏轉，使上光斑與下光斑分別沿垂直於待處理玻璃移動的方向高速往復掃描；同時，所述上動態聚焦鏡與下動態聚焦鏡分別不斷調焦，使掃描時上光斑與下光斑的直徑保持不變。
進一步地，所述上振鏡與下振鏡的往復偏轉速率為1-8米/秒。
進一步地，所述CO2雷射器的輸出功率為5-50瓦；所述上光斑與下光斑的直徑為0.5-1毫米；所述玻璃移動台的移動速率為3-30毫米/秒。
進一步地，所述CO2雷射器、上動態聚焦鏡、下動態聚焦鏡、上振鏡與下振鏡的調節均通過PLC自動控制。
CO2雷射器是一種常見的以CO2氣體為主要工作物質的氣體雷射器，有較高的能量轉換效率，遠遠地超過了其它的氣體雷射器；擴束準直器能夠將CO2雷射器發出的發散性雷射束變為平行光束；半透半反鏡能將一束光線分解為兩束光，擁有低吸收的特性；動態聚焦鏡能夠實時動態得進行調焦，使經過的平行光變成匯聚的光斑；振鏡被廣泛地套用於雷射掃描中，通過不斷地往復偏轉來改變其反射光斑的位置。
改善效果
《一種提高玻璃強度的方法》的有益效果是，將CO2雷射器發出的雷射束分成兩路，分別掃描切割後玻璃邊緣的上部棱邊與下部棱邊，能夠消除玻璃邊緣的微裂紋，進而提高玻璃的強度。
附圖說明
圖1是《一種提高玻璃強度的方法》的工藝示意圖；
圖2是該發明中上動態聚焦鏡與上振鏡的工作示意圖；
1.CO2雷射器；2.擴束準直器；3.半透半反鏡；4.上動態聚焦鏡；5.上振鏡；6.下動態聚焦鏡；7.下振鏡；8.玻璃移動台；9.待處理玻璃；10.PLC；11.計算機；12.平行光束；13.上光束；14.下光束；15.上匯聚光束；16.下匯聚光束。
技術領域
《一種提高玻璃強度的方法》涉及玻璃後期處理工藝，具體是一種提高玻璃強度的方法。
權利要求
1.《一種提高玻璃強度的方法》所述方法包括如下步驟：
a）將CO2雷射器（1）發出的雷射束經擴束準直器（2）得到平行光束（12）；
b）將平行光束（12）經半透半反鏡（3）分為上光束（13）與下光束（14）；
c）將上光束（13）經上動態聚焦鏡（4）得到上匯聚光束（15），下光束（14）經下動態聚焦鏡（6）得到下匯聚光束（16）；
d）將上匯聚光束（15）經上振鏡（5）反射得到上光斑對準待處理玻璃（9）邊緣的上部，下匯聚光束（16）經下振鏡（7）反射得到下光斑對準待處理玻璃（9）邊緣的下部；所述上振鏡（5）與下振鏡（7）分別高速往復偏轉，使上光斑與下光斑分別沿垂直於待處理玻璃（9）移動的方向高速往復掃描；同時，所述上動態聚焦鏡（4）與下動態聚焦鏡（6）分別不斷調焦，使掃描時上光斑與下光斑的直徑保持不變；
e）調節玻璃移動台（8）的移動速率，分別處理玻璃的四個邊緣，形成強度得到提高的玻璃板。
2.根據權利要求1所述的一種提高玻璃強度的方法，其特徵在於，所述上振鏡（5）與下振鏡（7）的往復偏轉速率為1-8米/秒。
3.根據權利要求1或2所述的一種提高玻璃強度的方法，其特徵在於，所述CO2雷射器（1）的輸出功率為5-50瓦；所述上光斑與下光斑的直徑為0.5-1毫米；所述玻璃移動台（8）的移動速率為3-30毫米/秒。
4.根據權利要求1或2所述的一種提高玻璃強度的方法，其特徵在於，所述CO2雷射器（1）、上動態聚焦鏡（4）、下動態聚焦鏡（6）、上振鏡（5）與下振鏡（7）的調節均通過PLC（10）自動控制。
實施方式
- 實施例一
結合圖1及圖2所示，該發明包括以下步驟：
a）取普通鈉鈣平板玻璃，厚度為5毫米，尺寸120x20米；將其固定於玻璃移動台8之上；將CO2雷射器的輸出功率調整為5瓦，使其發出的雷射束經擴束準直器2得到平行光束12；
b）將平行光束12經半透半反鏡3分為上光束13與下光束14；
c）將上光束13經上動態聚焦鏡4得到上匯聚光束15，下光束14經下動態聚焦鏡
6得到下匯聚光束16；
d）將上匯聚光束15經上振鏡5反射得到上光斑對準待處理玻璃9邊緣的上部，下匯聚光束16經下振鏡7反射得到下光斑對準待處理玻璃9邊緣的下部；調整上振鏡5按1米/秒的速率往復偏轉，使上光斑沿垂直於待處理玻璃9移動的方向往復掃描，即按A→B→A→O→A的路逕往復掃描，下振鏡7的調整速率與上振鏡5相同；同時，上動態聚焦鏡4與下動態聚焦鏡6分別不斷調焦，使掃描時上光斑與下光斑的直徑保持在0.5毫米不變；
e）調節待處理玻璃9在玻璃移動台8上的移動速率為3毫米/秒，分別處理玻璃的四個邊緣，形成強度得到提高的玻璃板；
以上步驟中，所述CO2雷射器1、上動態聚焦鏡4、下動態聚焦鏡6、上振鏡5與下振鏡7的調整均通過PLC10自動控制；在計算機11上輸入待處理玻璃9的品種、尺寸與厚度參數，傳輸到PLC10，由PLC10計算出各裝置所需調整的數值，並返回計算機11供用戶選擇，用戶選擇完成後，PLC10即按選擇的參數對各裝置進行實時控制直至掃描完成；該實施例中，處理前玻璃的平均彎曲強度為68.8兆帕，處理後玻璃的平均彎曲強度為88.6兆帕，經該方法CO2雷射鈍化後玻璃的強度得到提高。
- 實施例二
結合圖1及圖2所示，該發明包括以下步驟：
a）取普通鈉鈣平板玻璃，厚度為5毫米，尺寸120x20米；將其固定於玻璃移動台8之上；將CO2雷射器的輸出功率調整為50瓦，使其發出的雷射束經擴束準直器2得到平行光束12；
b）將平行光束12經半透半反鏡3分為上光束13與下光束14；
c）將上光束13經上動態聚焦鏡4得到上匯聚光束15，下光束14經下動態聚焦鏡6得到下匯聚光束16；
d）將上匯聚光束15經上振鏡5反射得到上光斑對準待處理玻璃9邊緣的上部，下匯聚光束16經下振鏡7反射得到下光斑對準待處理玻璃9邊緣的下部；調整上振鏡5按8米/秒的速率往復偏轉，使上光斑沿垂直於待處理玻璃9移動的方向往復掃描，即按A→B→A→O→A的路逕往復掃描，下振鏡7的調整速率與上振鏡5相同；同時，上動態聚焦鏡4與下動態聚焦鏡6分別不斷調焦，使掃描時上光斑與下光斑的直徑保持在1毫米不變；
e）調節待處理玻璃9在玻璃移動台8上的移動速率為30毫米/秒，分別處理玻璃的四個邊緣，形成強度得到提高的玻璃板；
以上步驟中，所述CO2雷射器1、上動態聚焦鏡4、下動態聚焦鏡6、上振鏡5與下振鏡7的調整均通過PLC10自動控制；在計算機11上輸入待處理玻璃9的品種、尺寸與厚度參數，傳輸到PLC10，由PLC10計算出各裝置所需調整的數值，並返回計算機11供用戶選擇，用戶選擇完成後，PLC10即按選擇的參數對各裝置進行實時控制直至掃描完成；該實施例中，處理前玻璃的平均彎曲強度為70.2兆帕，處理後玻璃的平均彎曲強度為91.3兆帕，經該方法CO2雷射鈍化後玻璃的強度得到提高。
榮譽表彰
2020年7月17日，《一種提高玻璃強度的方法》獲得安徽省第七屆專利獎金獎。
