CN107042361B - 一种脆性材料边缘热抛光装置和方法 - Google Patents

一种脆性材料边缘热抛光装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种脆性材料边缘热抛光装置和方法，该装置包括：加热治具、热源发生器及支撑座；其中，加热治具设置有至少一个加热平面和一容纳槽，容纳槽用于容纳脆性材料的部分边缘，加热治具可相对脆性材料边缘移动，且与脆性材料厚度小于容纳槽宽度；热源发生器向加热平面施加热量；支撑座支撑脆性材料。通过本发明，能够减小甚至消除脆性材料边缘存在的裂纹，利于延长脆性材料的使用寿命。

Description

一种脆性材料边缘热抛光装置和方法
技术领域
本发明涉及材料处理领域，特别是涉及一种脆性材料边缘热抛光装置和方法。
背景技术
现有脆性材料抛光大多都是用数控机床雕铣后，用数控机床或抛光毛进行机械抛光，产品边缘会不够平整并产生微小裂纹，脆性材料的裂开，都是其边缘存在的裂纹引起的，边缘有裂纹必给脆性材料成品后留下容易产生裂纹的隐患。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种脆性材料边缘热抛光装置和方法，能够减小甚至消除脆性材料边缘存在的裂纹，利于延长脆性材料的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种脆性材料边缘热抛光装置，包括：加热治具、热源发生器及支撑座；其中，加热治具设置有至少一个加热平面和一容纳槽，容纳槽用于容纳脆性材料的部分边缘，加热治具可相对脆性材料边缘移动，且与脆性材料厚度小于容纳槽宽度；热源发生器向加热平面施加热量；支撑座支撑脆性材料。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种脆性材料边缘热抛光方法，该方法的步骤包括：将规则平面的脆性材料通过一真空吸盘吸附固定，且使脆性材料水平设置；将脆性材料边缘放置于一加热治具的容纳槽内，脆性材料与容纳槽分离；通过热源发生器发出热量对加热治具的任意一个或几个表面加热；通过一驱动电机控制加热治具相对脆性材料边缘移动，以对脆性材料的全部边缘部位进行抛光处理。
区别于现有技术，本发明的一种脆性材料边缘热抛光装置包括：加热治具、热源发生器及支撑座；其中，加热治具设置有至少一个加热平面和一容纳槽，容纳槽用于容纳脆性材料的部分边缘，加热治具可相对脆性材料边缘移动，且与脆性材料厚度小于容纳槽宽度；热源发生器向加热平面施加热量；支撑座支撑脆性材料。通过本发明，能够减小甚至消除脆性材料边缘存在的裂纹，利于延长脆性材料的使用寿命。
附图说明
图1是本发明提供的一种脆性材料边缘热抛光装置一种实施方式的结构示意图；
图2是本发明提供的一种脆性材料边缘热抛光装置另一实施方式的结构示意图；
图3是本发明提供的一种脆性材料边缘热抛光装置又一实施方式的结构示意图；
图4是本发明提供的一种脆性材料边缘热抛光装置对脆性材料处理完成后的效果示意图；
图5是本发明提供的一种脆性材料边缘热抛光方法的实施方式的流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
脆性材料是在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即被破坏断裂的材料。常用的脆性材料有铸铁、陶瓷、石材、玻璃、蓝宝石等。脆性材料的特性是抗压强度高，而不宜承受拉力，受力后不会产生塑性变形，破坏时呈脆性断裂。基于上述特征，在采用现有技术对脆性材料机械处理(如抛光处理)的过程中，边缘往往形成微小裂纹，最终可能导致脆性材料的损坏，造成损失。因此有必要通过技术手段减少脆性材料边缘的裂纹。
参阅图1，图1是本发明提供的一种脆性材料边缘热抛光装置的结构示意图。脆性材料边缘热抛光装置100包括加热治具110、热源发生器120及支撑座130，用于对脆性材料101的边缘表面进行抛光处理。
加热治具110为立体结构，包括至少一个加热平面111和一容纳槽112。容纳槽112用于容纳该脆性材料101的部分边缘，加热治具110可相对脆性材料101边缘移动。设置该脆性材料101的厚度小于容纳槽112的宽度，以使脆性材料101的部分边缘放置于容纳槽112中时，不会与容纳槽112的槽体内部发生接触。脆性材料101水平固定设置于一支撑座130上，支撑座130提供一平面以支撑脆性材料101。在本实施方式中，支撑座130用以支撑脆性材料101的平面面积小于脆性材料101的面积，而使脆性材料的中心部位与支撑座130接触，支撑座130为真空吸盘，且真空吸盘吸附所述脆性材料110的中心位置。其边缘处于悬空状态，可被放置于容纳槽112内且不与容纳槽112槽体接触。热源发生器120产生热量并直接向加热平面111施加热量，以提高加热治具110的温度。
加热治具110为正方体结构，其中一个表面向内形成容纳槽112，加热治具110的其余表面其中一者或几者作为所述加热平面111，热源发生器120包括与加热平面数量相等的热源发生装置分别对每一加热平面111进行加热。在本实施方式中，立方体结构的三个相邻表面向内设置容纳槽112，其余三个表面均为加热表面111。从加热治具110其中一个表面向相对的表面切除一长方体结构，形成容纳槽112，此时加热治具110的截面结构为“凹”字形。切除的结构不限定为长方体，可为使容纳槽112底部为圆弧形等，即容纳槽112底部的设置可根据脆性材料101边缘的结构来设置，如图2和图3所示。以“凹”字形结构的加热治具110为例，在立方体结构中，切除长方体结构时未接触的三个表面均为加热平面111，此时设置三个热源发生器120，分别对上述三个加热平面从三个不同方向对加热治具110进行加热。热源发生器120可为激光光束发射器或火焰发射器中的一种或两种。此外还包括一热源控制器140，连接每一热源发生器120，用于控制调节热源发生器120的热源参数，热源参数包括热源的功率、能量、加热时间及热源形状。热源形状参数指通过激光光束发射器提高热源时，发射的激光光束的光斑形状。对应不同材质的脆性材料101，可通过热源控制器140调节改变上述各个参数，以实现对不同材质的脆性材料的热抛光。
将脆性材料101吸附到真空吸盘上后，使其边缘位于加热治具110的容纳槽112内。开启热源发生器120开始加热后，加热治具110温度升高。加热治具110的制作材料为钨钢或铪合金Ta4HfC5，具有较高的熔点。而本发明处理的脆性材料通常为玻璃、陶瓷和蓝宝石中的一种，具有低于加热治具110材质的熔点。通过热源控制器140控制加热温度，使加热治具110温度达到脆性材料101的熔点，加热治具110具有良好的导热特性，将热量传导到脆性材料101边缘，脆性材料101边缘的温度升高，达到熔点时融化，边缘的裂纹以及凹凸不平感消除，脆性材料101边缘变得平整，可延长脆性材料的使用寿命。
设置一驱动电机150，驱动电机150连接加热治具110，以驱动加热治具110沿脆性材料101边缘移动。加热治具110通过其他支撑结构支撑，以使容纳槽112的槽体内部与脆性材料101表面的距离始终保持不变。容纳槽112槽体距离脆性材料101的边缘的距离可为微米级别，但是需确保互不接触。驱动电机150控制加热治具110停留在脆性材料101边缘某一位置，热源发生器120对加热平面111加热设定的时间后，对该处的抛光处理工作完成，此时驱动电机150控制加热治具110进行移动，到达未处理的边缘位置重复操作，直至完成脆性材料101边缘的热抛光处理工作。驱动电机150、热源控制器140及热源发生器120均通过同一电源发电进行工作。
经装置100处理完成的脆性材料的效果对比如图4所示。通过图4可知，脆性材料的边缘经过热抛光处理后，原本存在的裂纹以及不平整的凸起被高温融化，处理完成后，脆性材料边缘表面变得相对平整，作为终端屏幕制作材料使用时可提高使用寿命。
区别于现有技术，本发明的一种脆性材料边缘热抛光装置包括：加热治具、热源发生器及支撑座；其中，加热治具设置有至少一个加热平面和一容纳槽，容纳槽用于容纳脆性材料的部分边缘，加热治具可相对脆性材料边缘移动，且与脆性材料厚度小于容纳槽宽度；热源发生器向加热平面施加热量；支撑座支撑脆性材料。通过本发明，能够减小甚至消除脆性材料边缘存在的裂纹，利于延长脆性材料的使用寿命。
参阅图5，图5是本发明提供的一种脆性材料边缘热抛光方法流程示意图。该方法的步骤包括：
S210：将规则平面的脆性材料通过一真空吸盘吸附固定，且使脆性材料水平设置。
脆性材料水平固定设置于一真空吸盘上，真空吸盘提供一平面以支撑脆性材料。在本实施方式中，真空吸盘用以支撑脆性材料的平面面积小于脆性材料的面积，而使脆性材料的中心部位与真空吸盘接触。
S220：将脆性材料边缘放置于一加热治具的容纳槽内，脆性材料与容纳槽分离。
加热治具为立体结构，包括至少一个加热平面和一容纳槽。容纳槽用于容纳该脆性材料的部分边缘，加热治具可相对脆性材料边缘移动。设置该脆性材料的厚度小于容纳槽的宽度，以使脆性材料的部分边缘放置于容纳槽中时，不会与容纳槽的槽体内部发生接触。其边缘处于悬空状态，可被放置于容纳槽内且不与容纳槽槽体接触。加热治其中一个表面向内形成容纳槽，其余表面其中一者或几者作为所述加热平面。热源发生器包括与加热平面数量相等的热源发生装置分别对每一加热平面进行加热。在本实施方式中，立方体结构的三个相邻表面向内设置容纳槽，其余三个表面均为加热表面。从加热治具其中一个表面向相对的表面切除一长方体结构，形成容纳槽，此时加热治具的截面结构为“凹”字形。切除的结构不限定为长方体，可为使容纳槽底部为圆弧形等，即容纳槽底部的设置可根据脆性材料边缘的结构来设置。
S230：通过热源发生器发出热量对加热治具的任意一个或几个表面加热。
热源发生器产生热量并直接向加热平面施加热量，以提高加热治具的温度。以“凹”字形结构的加热治具为例，在立方体结构中，切除长方体结构时未接触的三个表面均为加热平面，此时设置三个热源发生器，分别对上述三个加热平面从三个不同方向对加热治具进行加热。热源发生器可为激光光束发射器或火焰发射器中的一种或两种。此外还包括一热源控制器，连接每一热源发生器，用于控制调节热源发生器的热源参数，热源参数包括热源的功率、能量、加热时间及热源形状。热源形状参数指通过激光光束发射器提高热源时，发射的激光光束的光斑形状。对应不同材质的脆性材料，可通过热源控制器调节改变上述各个参数，以实现对不同材质的脆性材料的热抛光。
S240：通过一驱动电机控制加热治具相对脆性材料边缘移动，以对脆性材料的全部边缘部位进行抛光处理。
将脆性材料吸附到真空吸盘上后，使其边缘位于加热治具的容纳槽内。开启热源发生器开始加热后，加热治具温度升高。加热治具的制作材料为钨钢或铪合金Ta4HfC5，具有较高的熔点。而本发明处理的脆性材料通常为玻璃、陶瓷和蓝宝石中的一种，具有低于加热治具材质的熔点。通过热源控制器控制加热温度，使加热治具温度达到脆性材料的熔点，加热治具具有良好的导热特性，将热量传导到脆性材料边缘，脆性材料边缘的温度升高，达到熔点时融化，边缘的裂纹以及凹凸不平感消除，脆性材料边缘变得平整，可延长脆性材料的使用寿命。
设置一驱动电机，驱动电机连接加热治具，以驱动加热治具沿脆性材料边缘移动。加热治具通过其他支撑结构支撑，以使容纳槽的槽体内部与脆性材料表面的距离始终保持不变。容纳槽槽体距离脆性材料的边缘的距离可为微米级别，但是需确保互不接触。驱动电机控制加热治具停留在脆性材料边缘某一位置，热源发生器对加热平面加热设定的时间后，对该处的抛光处理工作完成，此时驱动电机控制加热治具进行移动，到达未处理的边缘位置重复操作，直至完成脆性材料边缘的热抛光处理工作。
区别于现有技术，本发明的一种脆性材料边缘热抛光方法，该方法的步骤包括：将规则平面的脆性材料通过一真空吸盘吸附固定，且使脆性材料水平设置；将脆性材料边缘放置于一加热治具的容纳槽内，脆性材料与容纳槽分离；通过热源发生器发出热量对加热治具的任意一个或几个表面加热；通过一驱动电机控制加热治具相对脆性材料边缘移动，以对脆性材料的全部边缘部位进行抛光处理。通过本发明，能够减小甚至消除脆性材料边缘存在的裂纹，利于延长脆性材料的使用寿命。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种脆性材料边缘热抛光装置，其特征在于，包括：加热治具、热源发生器及支撑座；
其中，所述加热治具设置有至少一个加热平面和一容纳槽，所述容纳槽用于容纳所述脆性材料的部分边缘，所述加热治具可相对所述脆性材料边缘移动，且所述脆性材料厚度小于所述容纳槽宽度；所述热源发生器向所述加热平面施加热量；所述支撑座支撑所述脆性材料。
2.根据权利要求1所述的脆性材料边缘热抛光装置，其特征在于，所述加热治具为立方体型结构，其中一个表面沿相邻表面向相对表面贯通形成所述容纳槽，所述加热治具的其余表面其中一者或几者作为所述加热平面，所述热源发生器包括与所述加热平面数量相等的热源发生装置分别对每一所述加热平面进行加热。
3.根据权利要求2所述的脆性材料边缘热抛光装置，其特征在于，所述加热治具为正方体结构。
4.根据权利要求1所述的脆性材料边缘热抛光装置，其特征在于，所述热源发生器是激光光束发射器或火焰发射器中的一种或两种。
5.根据权利要求4所述的脆性材料边缘热抛光装置，其特征在于，还包括一热源控制器，所述热源控制器连接所述热源发生器，用于调节所述热源发生器的热源参数；其中，所述热源参数包括热源的功率、能量、加热时间及热源形状。
6.根据权利要求1所述的脆性材料边缘热抛光装置，其特征在于，所述支撑座为真空吸盘，且所述真空吸盘吸附所述脆性材料的中心位置。
7.根据权利要求1所述的脆性材料边缘热抛光装置，其特征在于，所述加热治具的制作材料为钨钢或铪合金Ta4HfC5。
8.根据权利要求1所述的脆性材料边缘热抛光装置，其特征在于，所述脆性材料为玻璃、陶瓷和蓝宝石中的一种。
9.根据权利要求1所述的脆性材料边缘热抛光装置，其特征在于，还包括一驱动电机，所述驱动电机连接所述加热治具，以控制所述加热治具相对所述脆性材料边缘移动。
10.一种脆性材料边缘热抛光方法，其特征在于，包括：
将规则平面的脆性材料通过一真空吸盘吸附固定，且使所述脆性材料水平设置；
将所述脆性材料边缘放置于一加热治具的容纳槽内，所述脆性材料与所述容纳槽分离；
通过热源发生器发出热量对所述加热治具的任意一个或几个表面加热；
通过一驱动电机控制所述加热治具相对所述脆性材料边缘移动，以对所述脆性材料的全部边缘部位进行抛光处理。
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