Способ резки стекла А.А.Малышева Советский патент 1983 года по МПК C03B33/02 

(54) СПОСОБ РЕЗКИ СТЕКЛА МАЛЫШЕВА

Изобретение относится к промышлеяг нести строительных материалов, в частности к способам резки стекла, и может быть использовано на стекольных заводах.

Известен способ резки стекла путем нанесения линии надреза и образования сквозной трещины с помощью термоудара. При нагреве стекла в месте нанесения надреза, являющегося концентратором напряжений, вследствие возникновения температурного градиента по толщине стекла в последнем возникают напряжения, превосходя.щие предел прочности, и образуется сквозная трещина 13Недостатками данного способа являются низкая производительность изза малой, скорости теплопередачи и низкий КПД, так как для создания разрушающих напряжений используется лишь незначительная часть подводимой к стеклу энергии.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ резки стекла, согласно которому стеклу сообщают ультразвуковые колебания в направлений, перпендикулярном плоскости стекла, а затем на поверхность

колеблющегося стекла наносят надрез. При этом в месте контакта стекла с режущим инструментом возникают напряжения сжатия, нормальные к поверхности и превосходящие предел прочности стекла при сжатии, что способствует образованию сквозной трещины 2.

Недостатки способа следующие: образование сквозной трещины путем соз10дания напряжений сжатия требует значительных энергозатрат; сквозная трещина образуется вследствие взаимодействия колеблнвдегося стекла с режущим инструментом, при этом инст15румент помимо механической нагрузки, необходимой для образования надреза, воспринимает ультразвуковую вибрацию, что резко сокращает его стойкость.

Целью изобретения является сниже20ние энергозатрат и повьгиение стойкости режущего инструмента.

Цель достигается тем, что согласно способу резки стекла/ включающему нанесение надреза на поверхность

25 стекла и образование сквозной трещины путем сообщения стеклу акустических колебаний, акустические колебания возбуждают параллельно поверхности стекла после нанесения линии над30реза. Колебания возбуждают так, чтобы пучность напряжений акустических колебаний находилась в зоне надреза Частота акустических колебаний равна частоте собственных колебаний стекла. При распространении в стекле про дольных (параллельных поверхности) волн в нем возникают знакопеременные напряжения, уровень которых в месте нанесения линии надреза, являющейся концентратором напряжений, превосходит предел прочности стекла при растяжении , вследствие чего происходит образование сквозной трещины, т.е. разлом. При возникновении в стекле стоячи волн снижаются энергозатраты на возбуждение колебаний. Эти энергозатраты могут быть снижены еще более при сообщении стеклу колебаний с резонан сной частотой. На фиг. 1 изображено устройство для резки листового стекла, осуществляющее предлагаемый способ) на фиг. 2 - устройство для вырезки фигу ных стекол, осуществляющее предлагаемый способ. Резка стекла осуществляется следу ющим образом,. На поверхность стекла с помощью известных режущих инструментов, например твердосплавным роликом, наносится концентрат-ор напряжений - линия надреза 1. Затем на поверхность стекла вблизи линии надреза помещают вибратор 2, возбуждающий в стекле параллельные его поверхности колебания. Вибратор плотно прижимают к поверхности стекла. Частоту колебаний при резке листового стекла толщиной 2-4 мм целесообразно выбирать в пределах 2-5 кГц. Расстояние от линяй надреза до места установки вибратора следует выбирать в пределах 2-20 тол щин стекла. Возможно сообщение стекл колебаний без помощи вибратора, другими известными средствами. При распространении в стекле акус тических колебаний (волн растяжрниясжатия) в нем возникают знакоперемен ные напряжения. Вследствие понижения прочности стекла концентратором 1 эти напряжения в зоне линии надреза превосходят предел прочности стекла при знакопеременном нагружении, и по линии надреза 1 образуется сквозная трещина, т.е. лист 3 стекла отделяет ся от ленты 4 стекла (фиг. 1). Однако при возбуждении колебаний в стекле таким образом энергозатраты на возбуждение колебаний достаточно велики. Для их снижения целесообразн выбирать частоту колебаний равной ре зонансной частотесобственных колеба ний стекла. В этом случае (см. фиг. 1) происходит следующее. От вибратора 2 (или другого источника колебаний) в стекле распространяются бегущие волны растяжения - сжатия. При достижении края стекла (правого торца по фиг. 1) помимо прямой волны, распространяющейся вправо,-возникает отраженная вЬлна. При этом если частота колебаний, возбуждаемых вибратором 2, выбрана определенным образом, а именно кратной, дольнойили равной частоте собственных колебаний стекла,-или близкой к одной из этих частот, отраженная волна усиливает прямую, и в правой от вибратора 2 части стекла возникают стоячие волны. При этом уровень напряжений в стекле при тех же энергозатратах на возбуждение колебаний резко возрастает. Напряжения, как и в предыдущем случае, превосходят предел прочности стекла, и по линии надреза 1 образуется сквозная трещина. Образование трещины изменяет размеры и массу стеклозаготовки, т.е. изменяется ее резонансная частота. Поэтому резонанс прекращается, и уровень напряжений резко падает, что предотвращает разрушение стекла после отрезки. Дальнейшего снижения энергозатрат можно добиться, возбуждая колебания так, чтобы линия узлов стоячей волны (линия пучности волны напряжений растяжения - сжатия)располагалась в зоне надреза. Для этого следует выбирать расстояние от линии надреза 1 до места установки вибратора 2 кратным целому числу полуволн возбуждаемых колебаний. В этом случае, так как уровень напряжений в их пучности максимален, предлагаемый способ наиболее производителен и наименее энергоемок. После нанесения новой линии надреза и-перестановки источника колебаний цикл резки стекла может быть повторен. Для вырезки из ленты стекла фигурнь1х стекол (фиг. 2), на нее наносят замкнутую линию надреза 1. Затем внутри образованного контура располагают источник колебаний 2, а вне контура, примерно эквидистантно к нему, помещают массивный груз 5. При этом, как и в предыдущем случае, в результате сложения волн, распространяющихся от источника колебаний 2 и отраженных от груза 5, в стекле возникают стоячие волны и образуется контурная сквозная трещина по линии надреза 1. При соответствующем выборе формы источника колебаний и груза можно производить вырезку фигурных стекол любой формы. Вырезяса стекол специальной формы, а именно круглых, эллиптических и т.п., может производиться и без