工业生产中玻璃切割方法研究

摘 要:就工业生产中常用的玻璃切割工艺方法进行了梳理与分析,并对国内外最新的切割工艺进行了探讨与研究。

关键词:玻璃;切割工艺

1 机械切割

机械切割是利用玻璃的抗张应力低的力学性能,一般采用金刚石或金钢砂在表面施以伤痕,受力部位由于受到张应力而切断的方法。

(1)划切:划切是利用玻璃的脆性、抗张应力低和有残余应力的性能,在切割处加一刻痕,造成局部应力集中,易于折断。划切常用工具有:在黄铜端部镶有金刚石的金刚石玻璃刀以及切较硬较厚玻璃的硬质合金刀轮如钨钴合金。在划切玻璃时应加水或煤油等液体冷却,对切口和切割工具寿命都有好处。

(2)金钢石锯切割: 锯切是利用玻璃的脆性进行磨切。金钢石锯片的粘接材料有金属、热固性树脂、陶瓷等,把金钢砂颗粒镶嵌在圆形锯片边缘的锯齿部分而成,锯片厚度约为0.2-7mm。结合剂大多为青铜,冷却剂大多采用水,少数采用煤油。同加散砂或普通砂轮锯相比,金钢石锯效率更高。除用于玻璃外,还广泛应用于硅、陶瓷等的切割。切割方法根据用途分为外圆切割、内圆切割、带锯切割。

(3)用磨料切割。

①加散砂的原板锯:直径300-400mm,厚度1-2mm的黄铜、铁板等作成的圆板,使之旋转,边注入磨料(碳化硅、刚玉、金刚砂等)与水混合的研磨浆,边将玻璃用一定的力推向圆锯而切断。

②普通砂轮切割:普通砂轮与金刚石砂轮相比,难以切出极薄的制品来,切割损耗大,砂轮磨损严重,但砂轮廉价,特别在用干法切割进,就显得普通砂轮切割的优点来。

③铁丝多重切割:用无接头的钢丝(钨丝或钢琴丝),可同时切下100个左右的薄片。用浆状磨料边向加工物加一定的压力,边进行研磨切割。因是磨面切割,余量非常少,可以得到高精度切割。

④研磨喷射加工法:原理与喷砂形式相同,但使用微粉磨料,用微小的喷嘴喷射(喷射气体为二氧化碳、氮气及高压空气),边打出细孔边切断玻璃板。磨料的冲击力很小,因而不会使玻璃破损。这种方法可以加工很薄的玻璃板。

2 火焰切割

(1)熔断(图1) 熔断切割是利用天燃气或其他热源,将玻璃上确定的部位,边进行局部熔融同时又通过高速气流的

冲击使制品断开的方法。此法已广泛应用于酒杯的制造工艺及CRT显象管电子枪管颈熔封加工等方面的熔断切割。此工艺要求火焰通过增氧成为锋利的火焰,为了使玻璃更好地熔融,必须用高发热量的火焰。

(2)急冷切割:急冷切割是将圆筒状的玻璃一边旋转一边在沿圆周的狭小范围内急速加热,用经冷却过的液体、气体或切割刀片接触加热部位,借助热应力将玻璃切断。急冷切割用的火焰是天燃气或氢气加氧气的狭窄喷火,冷却体用容易引起裂纹起点的物体,常用的如高压空气、合金刀片等。如果确保必须的加热时间,就能高速切割。

(3)爆口:爆口是人们很熟悉的一种玻璃加工方法。用金刚石或超硬合金在玻璃上造成伤痕,再向受伤部位加热,则裂纹扩展而使之切断。也有在加热时加上伤痕,随玻璃冷却,热应力使裂纹扩展而切断的。

(4)水刀:运用流体力学的原理,以高压的方式对普通水增压,让水从一个小喷头喷出来形成高速射流,利用这种高速射流的力量来切割物体,这种高速射流就被称为水刀。

超高压数控万能水切割机由超高压系统、CNC三维数控机床、磨料自运传输系统、水射流切割系统、计算机辅助设计制造系统几部分组成。水刀的切割能力是和它的压力以及出水量成正比的,而高压增压器就是水刀的心脏,它把水压增压到400Mpa,通过最小直径0.075mm的喷嘴,就可以产生大约3倍音速的高速射流。由纯水产生的水刀能切割各种软基性非金属材料。在水刀中加入细砂,成为加砂水刀,从而增加了锐利度,可以切割任何硬基物质,切钢板达40mm厚,切花岗岩达50mm厚。水刀具有全方位切割,没有尘埃和切点,不会影响材料的品质,加砂切割能切断所有高强度材料,切割边缘品质优良等优点,特别面对现在环保的潮流,开创了无污染的绿色加工的新天地。目前,用水刀切割玻璃尤其是厚玻璃的试验正在进行。

(5)激光切割:采用激光加工机,通常采用CO2激光器产生的激光,经转向棱镜,再经透镜聚焦到玻璃切割部分。不同厚度的玻璃采用不同功率的激光器和切割速度。厚度为1.6-3.0mm的钠钙硅酸盐玻璃采用9W的激光器,其切割速度为5mm/s。

激光也可用来连续切割平板玻璃的边缘,其特点是不需要掰断,而且断口整齐没有玻璃碎屑附着在玻璃表面,也没有冷却液粘附玻璃,可以不用磨边,不需要洗涤、干燥,可省去生产中的一些工序。此外在浮法生产线中激光与金钢砂刀组合起来用于切边。

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