一种基于热屏蔽膜的无微裂纹曲面玻璃热丝切割方法与流程

本发明涉及玻璃加工技术领域，具体涉及一种基于热屏蔽膜的无微裂纹曲面玻璃热丝切割方法。

背景技术：

现有玻璃切割技术分为四种：金刚石切割、水射流切割、激光熔融切割和激光热应力切割。对于玻璃等硬脆材料，金刚石切割的边缘质量比较粗糙，表面留有细小裂纹等宏观缺陷，水射流切割玻璃一般有切割厚度大，切割间隙小，效率高等优点，但加工时需要严格控制压力及切割速度，以达到较好的切割质量。对于超薄曲面玻璃，水射流切割产生的压力很容易导致玻璃崩坏，边缘质量也很难达到要求。普通激光熔融切割后的玻璃断面比较粗糙，有表面烧蚀现象存在。采用先进的飞秒激光技术，选择较小的功率密度，在切割断面10μm以内仍然产生细小裂纹。对于激光热应力切割，激光热源能量密度极高，激光光斑扫描过的表面上会残留少量的烧蚀熔融痕迹。金刚石切割、水射流切割和激光切割等加工技术由于产生断面缺陷和裂纹，不能满足特殊玻璃镜片的无损切割加工需求。

普通的电阻丝热应力切割虽然能切出断面光滑且无微裂纹的玻璃镜片，但切割时玻璃表面温度场易受周围环境因素干扰而出现不稳定现象，导致裂纹走向无法控制，切割加工中玻璃断面存在微裂纹的问题，直线度无法达到高水平要求。中国专利cn105884186a公开了一种玻璃镜片的无微裂纹热阻丝切割加工方法，将发热的热阻丝固定于三轴平动平移台上，需要加工的玻璃镜片固定于平台上，同时使热阻丝与玻璃保持一定距离，使玻璃内部产生稳定变化的热应力，达到切割玻璃镜片的目的，利用运动控制卡来调整加工参数进行玻璃镜片的热阻丝切割，但该加工方法切割时存在玻璃表面温度场易受周围环境因素干扰而出现不稳定现象，导致玻璃断面存在微裂纹的问题。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种基于热屏蔽膜的无微裂纹曲面玻璃热丝切割方法，使切割出的裂纹相比于普通热阻丝切割出的裂纹直线度更高，满足更高精度要求的玻璃镜片切割需求。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种基于热屏蔽膜的无微裂纹曲面玻璃热丝切割方法，具体包括以下步骤：

(1)搭建热丝切割装置，将曲面玻璃固定在热丝切割装置的模具上，并在玻璃表面标记预制裂纹的切割位置；

(2)在曲面玻璃的预制裂纹切割位置两侧对称设置热屏蔽膜；

(3)将热丝移动到曲面玻璃预制裂纹的正上方，加热热丝到设定温度，然后控制热丝沿预期轨迹移动并在曲面玻璃上切割出裂纹。

所述的热丝为弧状热阻丝，曲率半径为25-50mm，水平总长为30-50mm，直径为3-8mm，加热区域集中在热丝底部张角50-70度范围。

步骤(2)预制裂纹两侧的热屏蔽膜之间间距为2-3mm，否则会导致温度场分布不均匀，裂纹扩展不稳定。

步骤(2)所述的热屏蔽膜以聚酰亚胺(pi)薄膜为基材，是耐高温聚合物，胶型为硅胶，厚度范围为0.04-0.12mm，热屏蔽膜的长度大于裂纹总长。

所述的热屏蔽膜宽度为15-20mm，在固定玻璃镜片时，长度范围适中，为40-50mm，同时不能贴置在玻璃与基底不贴合的位置，否则会因压应力导致裂纹扩展不稳定，最终切割失败。

步骤(3)所述的热丝移动到曲面玻璃上方1-2mm处，热丝加热温度为340-360℃，优选为350℃。

本发明利用热屏蔽膜控制热丝在玻璃表面产生的温度场，在热屏蔽膜的控制下，玻璃表面的温度场稳定变化，不易受外界环境因素影响，相比于无热屏蔽膜切割，裂纹扩展更稳定，直线度更高，满足更高精度要求的玻璃镜片切割需求。

附图说明

图1为本发明曲面玻璃裂纹具体切割的示意图；

图2为热丝尺寸参数图；

图3、4为热丝切割曲面玻璃的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

采用常用的方法对曲面玻璃的切割做前期准备，包括：玻璃镜片预制裂纹处理，多轴加工系统的搭建以及具体加工运动参数调整，之后进行热屏蔽膜贴置，曲面玻璃镜片的热丝切割和后处理。

如图1所示，搭建热丝切割装置，将弧状热阻丝连接电源，电源连接控制器，弧状热阻丝用热丝专用夹具固定于三轴平动的平移台上，平移台可以在x、y、z三个方向上移动，需要加工的玻璃镜片固定于聚四氟乙烯圆柱状基底上。在玻璃表面做好预期裂纹标记并在边缘预期位置开好预制裂纹；调节z轴，使热阻丝与玻璃表面留有1～2mm空间，并移动到预制裂纹正上方，弧状热阻丝的尺寸参数如图2所示，热丝为弧状热阻丝，曲率半径在25-50mm，水平总长在30-50mm，直径在3-8mm，加热区域集中在热丝底部张角50-70度范围。如图3所示，出现预制裂纹后，将热屏蔽膜对称贴于预期裂纹的两侧，热屏蔽膜以聚酰亚胺(pi)薄膜为基材，胶型为硅胶，厚度范围为0.04-0.12mm，两侧热屏蔽膜之间的距离范围为2-3mm。预热电阻丝，使其温度保持在350℃左右，设置好运动参数，同时控制x轴与旋转轴的运动，进行曲面玻璃的空间直线切割，图3、4为热丝切割曲面玻璃的原理示意图。通过利用热屏蔽膜控制发热电阻丝在玻璃表面产生的温度场，使其受环境因素影响大大降低，从而切割出的裂纹相比于普通热丝切割出的裂纹直线度更高且断面光滑无微裂纹。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种基于热屏蔽膜的无微裂纹曲面玻璃热丝切割方法，具体包括以下步骤：(1)搭建热丝切割装置，将曲面玻璃固定在热丝切割装置的模具上，并在玻璃表面标记预制裂纹的切割位置；(2)在曲面玻璃的预制裂纹切割位置两侧对称设置热屏蔽膜；(3)将热丝移动到曲面玻璃预制裂纹的正上方，加热热丝到设定温度，然后控制热丝沿预期轨迹移动并在曲面玻璃上切割出裂纹。与现有技术相比，本发明利用热屏蔽膜控制热丝在玻璃表面产生的温度场，玻璃表面的温度场稳定变化，不易受外界环境因素影响，使切割出的裂纹相比于普通热阻丝切割出的裂纹直线度更高，满足更高精度要求的玻璃镜片切割需求。

技术研发人员：王昆;吴意;王占山
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：2017.06.20
技术公布日：2017.09.15