Способ художественной обработки изделий из стекла, преимущественно боросиликатного и хрусталя Советский патент 1993 года по МПК C03B33/00 

Изобретение относится к области художественной обработки изделий декоративно-прикладного искусства из оптически пррзрачных материалов, в частности к способам получения особых световых эффектов в материалах для художественных изделий типа стекло, янтарь, драгоценные, полудрагоценные и синтетические камни, органическое стекло, хрусталь, и может быть использовано в стекольной и ювелирной промышленности.

Цель изобретения - повышение художественной выразительности и потребительский качеств изделий.

Поставленная цель достигается тем, что. по/способу художественной обработки изделий из стекла, включающему термический отжиг, полирование и нанесение рисунка воздействием на стекло импульсов сфокусированного лазерного излучения, на стекло воздействуют лазерным излучением с длиной волны от 1,06 до 4,5 мкм, при нанесении рисунка световое пятно излучения фокусируют внутри материала на расстоянии от внешних поверхностей изделия не менее 100 диаметров пятна излучения, а температуру стекла в световом пятне за время воздействия импульса излучения доводят до значения температуры стеклования, Кроме того, нанесение рисунка лучом лазерного излучения осуществляют на изделие из стекла в воздушной среде с температурой 223...253 К (-50...-20°С).

00

00 СА) О 4J

Способ реализуется устройством, в котором трехкоординатный механизм перемещает в пространстве объектив, который обладает малой массой (десятки грамм) и габаритами.

Художественные изделия из стекла (например, вазы) имеют значительную массу (до нескольких килограмм) и габариты.

Прерывистое вращение рабочего стола с изделием в промежутке времени между воздействующими импульсами лазерного излучения обеспечивает точную ориентацию различных поверхностей обрабатываемого изделия относительно объектива, что способствует высококачественному воспроизведению всей композиции объемного рисунка. Применение охлаждающей термокамеры, в которой установлен рабочий стол с изделием, обеспечивает повышение потребительских качеств за счет повышения качества наносимых элементов рисунка (точек из микротрещин в сетевом пятне).

На чертеже показана схема устройства, реализующего способ художественной обработки изделий из стекла.

На чертеже обозначены: 1 - лазер, 1 - световод импульсного лазерного излучения, 3 - объектив, фокусирующий лазерное излучение, 4 - световое пятно лазерного излучения, 5 - изделие из стекла, подвергающееся художественней лазерной обработке, 6 - рабочий стол с захватами для фиксации изделия, 7 .- трехкрординатный механизм перемещения объектива, 8 - блок управления механизмом перемещения, рабочим столом и запуском лазера, 9 - термокамера, 10,11 -отверстия для прокачивания через термокамеру газообразного хладагента (воздух, азот, углекислый газ и т.д.)

Световод 2 лазерного излучения представляет собой гибкий световод на основе волоконно-оптических материалов или взаимосвязанную систему подвижных зеркал, обеспечивающих передачу импульса излучения от лазера 1 ка объектив 3.

Рабочий стол 6 осуществляет прерыви- стое вращение изделия 5 в пространстве по командам блока управления 8 и обеспечивает требуемую ориентацию различных сторон обрабатываемого изделия 5 относительно объектива 3 перед воздействием импульса лазерного излучения. Рабочий стол б представляет собой электромеханическое устройство.

Трехкоординатный механизм 7 перемещения объектива 3 осуществляет требуемое пространственное перемещение объектива 3 относительно изделия 5, следовательно, обеспечивает точную ориентацию в объеме материала 5 светового пятна 4 лазерного

излучения. Механизм относится к электромеханическим устройствам и срабатывает по командам блока управления. Блок управления 8 представляет собой вычислительное устройство, которое вырабатывает электрические сигналы воздействия на механизм 7 и рабочий стол 6 в соответствии с заданной программой нанесения элементов

рисунка в процессе художественной обработ- 0 ки изделия 5. Блок управления 8 может быть- реализован, например, в виде микроЭВМ и связан с входом управления запуском лазера 1.

Термокамера 9 осуществляет охлажде5 ние обрабатываемого изделия 5 до требуемой

температуры, например, путем прокачивания

через термокамеру газообразных хладагентов

(воздух, азот, СОа, фреон и др.)

Порядок выполнения операций предла- 0 гаемого способа художествен ной обработки

изделий из стекла заключается в следующем.

Изделие 1 из стекла подвергают термическому отжигу для снятия внутренних ме- 5 ханических напряжений.

Полируют внешние поверхности изделия 5, через которые предстоит нанесение элементов внутреннего объемного рисунка. Устанавливают объектив 3 относитель- 0 но изделия 5 на расстояние, обеспечивающем фокусированме светового пятна 4 импульса лазерного излучения в заданной точке объема внутри материала изделия.

Расстояние от внешней поверхностииз- 5 делий 5 до светового пятна 4 не менее 100 диаметров светового пятна.

Охлаждают изделие 5 до температуры 223...253 К, т.е. помещают изделие на все время обработки в охлажденную воздуш- 0 ную среду.

Воздействуют на изделие 5 импульсом лазерного излучения с длиной волны от 1,06 до 4,5 мкм. Мощность лазерного излучения устанавливают из условия, чтобы довести 5 температуру стекла в световом пятне 4 за время воздействия импульса до значения температуры стеклования.

Конкретные значения параметров лазерного излучения для различных стекол 0 уточняют экспериментальным путем.

Повторяют операции по пп. 3-5 для нанесения всехэлементов-объемного внутреннего рисунка.

Работает устройство, реализующее спо- 5 соб художественной обработки изделий из стекла, следующим образом.

.В программируемое запоминающее устройство блока управления 8 вводят программу, описывающую порядок нлчесения на изделие 5 элементов объемней : писунка.

Термокамеру 9 подключают к системе про- качивания через отверстия 10.11 газообразного хладагента.

С выхода блока управления 8 на эяектг ромеханизм прерывистого вращения рабочего стола 6 поступает сигнал воздействия, который обеспечивает требуемую ориентацию внешних поверхностей изделия 5 относительно объектива 3.

С другого выхода блока управления 8 на электромеханизм 7 перемещения объектива поступает сигнал воздействия, который .обеспечивает-требуемую ориентацию объектива 3 относительно полированной поверхности изделия 5.

С третьего выхода блока управления 8 на вход запуска лазера 1 поступает сигнал, который обеспечивает формирование импульса лазерного излучения требуемой мощности, воздействующего на материал изделия 5.

Далее в соответствии с заданной программой обработки изделия 5 в блоке управления 8 формируется следующий сигнал

воздействия на электромеханизм стола 6, механизм перемещения 7 и вход запуска лазера 1. В результате обеспечивается нанесение следующего элемента рисунка и

так далее.

Формула изобретения Способ художественной обработки изделий из стекла, преимущественно бороси- ликатного и хрусталя, путем отжига стекла,

полирования поверхности и нанесения рисунка импульсами сфокусированного лазерного луча, отличающийся тем, что, с целью повышения художественной выразительнее™ и потребительских качеств изделий, нанесение рисунка лучом лазера осуществляют в воздушной среде с температурой 223,,.253 К,, причем световое пятно излучения фокусируют в массе изделия на расстоянии от внешних его поверхностей не

менее 100 диаметров пятна излучения, а температуру стекла в световом пятне за время воздействия импульсов излучения доводят до значения, превышающего предел термостойкости.

Использование: в стекольной и ювелирной промышленности. Сущность изобретения: изделие из стекла подвергают термическому отжигу для снятия внутренних механических напряжений. Полируют внешние поверхности изделия, через которые предстоит нанесение элементов внутреннего объемного рисунка, Устанавливают объектив относительно изделия на расстоянии, обеспечивающем фокусирование светового пятна импульса лазерного излучения в заданной точке объема внутри материала изделия. Расстояние от внешней поверхности изделия до светового пятна не менее 100 диаметров светового пятна. Охлаждают изделие до температуры 223...253К, т.е. помещают изделие на все время обработки в охлажден- цую воздушную среДу. Воздействуют на изделие импульсом лазерного излучения с длиной волны от 1,06 до 4,5 мкм. Мощность лазерного излучения устанавливают из условия, чтобы довести температуру стекла в световом пятне за время воздействия импульса до значения температуры стеклования. Повторяют операции для нанесения всех элементов объемного внутреннего ри,- сунка.1 ил.