一、手机3D玻璃盖板生产加工工艺的流程主要包括:
工程→开料开孔→精雕→研磨→清洗→热弯→抛光→检测→钢化→UV转印→镀膜(PVD)→ 印刷(丝印、喷涂、UV机光固化)→贴合→ 贴膜→包装等。
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工程:确认客户图纸是否可以生产,制作本厂图纸及菲林,并确认流程。(图纸菲林需有制作日期,编号。有修改及时更新,收回旧图纸及菲林),下达指令单,样品全线跟踪.
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开料:
材料要求:玻璃材料必须是3D曲面玻璃材质,板材玻璃在进入深加工作业时,第一道工序就是按照客户的图纸尺寸要求,进行加工余量放量后,把数据输入到玻璃基板CNC切割机里进行粗坯制作,俗称开料,第一道工序和普通盖板一样。
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仿型:
使用自动高效精准CNC进行加工,是为了得到客户最终要求的外型展开尺寸,光电行业会在超薄光学电子玻璃深加工过程中,选取精密CNC铣削设备,对开料后的光学电子玻璃粗坯进行精密仿型加工,去除绝大部分加工余量部分,把尺寸控制在尺寸公差要求范围内,俗称仿型。
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热弯:稳定曲率热处理
3D曲面盖板玻璃跟普通盖板玻璃的主要差异,就是有着完美的曲率弧面,能够满足多种外形结构设计的自由度。行业根据玻璃热加工的特性,把外形尺寸加工好的盖板玻璃加热到软化点后,让玻璃沿模具的弧面进行形变处理,以形成最终的3D曲面表面特征,俗称热弯。
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成型:精密石墨模具
由于石墨材料具有化学稳定性,不易受熔融玻璃的浸润,不会改变玻璃的成分,石墨材料耐热冲击性能良好,尺寸随温度变化小等特点,所以近年来在玻璃制造中成为不可缺少的模具材料,可以用它来制造各种异型玻璃的铸模。
在3D曲面盖板玻璃热弯成型工艺中,除了需要对玻璃材料的物理特性有足够的了解,将玻璃材料加热到软化点后,还需要有成型的高加工质量和高精度的石墨模具相配套,使玻璃材料成型加工成符合要求的3D曲面盖板玻璃。
石墨模具的加工更多地依靠自动化程度较高的高精度、高效率机床。从石墨模具粗加工、热处理到各种精加工质量控制与检测,必须设备齐全,配套合理。其中,数控加工设备所占比重较大,以适应单位或小批量模具的生产。
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双面抛光:
将倒边完成的产品进行表面光洁度的要求,且控制玻璃的厚度要求,此环节必不可少,而且要选用品质好的平磨设备.
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清洗:超声波清洗+玻璃清洗剂(汉高P3粉)
将平磨加工完成的产品清洗干净后进行强化处理,使玻璃的表面硬度和抗冲击性能提高,从而达到客户要求;钢化前要平磨好,钢化后也要平磨几分钟,再超声清洗干净,在超声清洗过程中,需要注意选择好光学玻璃清洗剂,进入电镀或丝印工序;需要钢化的玻璃镜片钢化前需把有划伤的,崩边的镜片都要挑选出来。
汉高P3粉 :是白色粉末状固体洗剂,无气味,对皮肤无刺激无伤害。洗利隆具有优越的界面活性力,渗透力强的特点,能凈除研磨玻璃或镜头后的研磨剂、氧化铈、落尘、微粒、或油性污垢等,玻璃微粒或油性污垢等,清洗不发蒙,对水印水痕、吸盘印有显着效果,同时也能避免由水的硬度成分所发生的水滴斑。特别对镀膜后,丝印后,镀指纹油后清洗,效果非常好,不伤金色丝印粉。
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AF镀膜:AF(Anti-Finger)是指防指纹处理。该膜层的主要有三大功效:防污、防指纹、抗划伤。AF镀膜工艺:直接对手机或平板玻璃盖板生产加工,采取药液喷涂镀膜。让药液与玻璃表面(si-o键产生化学链接)形成膜层,肉眼无法识别这种无形膜层的存在,不影响屏幕视觉效果。镀膜前水滴成流水型,镀膜后水滴成水滴状态(与雨水落在荷叶上形成的效果类似),清理方便(直接倾倒即可)不会有残留。有了这层膜,我们就无需再去贴商业报护膜了
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镀膜后清洗:超声波清洗+中性玻璃清洗剂
由于镀膜层比较容易受强碱性伤害,镀膜后不能使用强碱性清洗剂,需要专用的镀膜后光学玻璃清洗剂,此种清洗剂不伤膜层,去污力强,可完好的保存膜层。所以光学玻璃镀膜后,一般建议用专业的镀膜后光学玻璃清洗剂使用。
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包装:将效果处理完成且达到客户要求的产品进行清洗、检验、包装,包装时用低粘保护膜包装,覆膜时不能有气泡现象。
3D玻璃加工的关键:
CNC精雕玻璃(磨边)
CNC精雕玻璃是采用精雕机砂轮槽对毛坯玻璃进行磨边,去除余量;并通过钻头将玻璃原料进行倒边和钻孔,用细砂轮对外形及摄像头孔精加工,以满足最终成品要求。加工精度达0.01mm
研磨抛光
加入抛光粉,通过研具在一定压力下与加工面作复杂的相对运动,将玻璃原料磨至要求厚度,并抛光成表面镜面效果。
清洗
不同加工企业清洗工艺时段不同,一般在磨边之后需清洗,然后再次打磨抛光。
主要清洗掉表面残留废渣,一般采用超声波清洗。
热弯工艺
热弯工艺是3D玻璃制程中最核心的工艺之一,也是难点之一。
精雕好外形和孔的玻璃放置在石墨模具中,再将模具放进热弯机中,经过预热、压型、冷却,玻璃在模具中成型成曲面玻璃。曲面玻璃的尺寸取决于石墨模具设计。成型后的外观取决于成型工艺以及石墨模具设计。热弯机的性能对成型有至关重要的影响,最主要的是玻璃在成型过程中炉体内的温度要均匀,并使玻璃能均匀受热,避免应力脆裂。加热炉内部设16-22个炉温点,以监测炉内温度均匀性。
具体操作流程是:在工作中通氮保护气,并防止空气进入.炉温控制在700-750℃.产品在炉内时间根据热弯机器的工位而定,一般需要20~40min.因为玻璃不是结晶态物质,没有固定熔点,它是玻璃态无机化合物,在温度升高的过程中慢慢的变软,通常软化点600℃左右。软化点是我们日常见到的玻璃成品刚开始变软的温度。
玻璃热弯模具一般使用的是石墨材料。
因为石墨具有硬度高、导电性好、防辐射、耐腐蚀、导热性好、成本低,而且还具有耐高温的特性,与金属升温变化具有相反的性能,温度越高,体质越硬。这样就不会存在变形的问题。因此玻璃热弯模具使用石墨材料来制作,不仅大大降低了生产成本,模具加工难度也大大的降低。
模具本体为实心,材质为石墨主材料,模具本体为石墨 质凹字型矩形体,模腔为预设的曲面。其中,模腔和推板经精抛光加工,模具本体厚度为5至30毫米。有效保证了高温下的材质稳定和尺寸的一致性,提高了产品的成品率和良品率。
石墨热弯模具制造流程
第一步,需要选择合适的石墨材料,尽量选择石墨纯度高和石墨密度高的,否则高温热弯的时候模具很容易氧化和塌陷,这样加工热弯的时候不会产生氧化现象,也不会发生气泡洞洞的现象,还一个就是模具的寿命会大大的提高。
第二步.石墨材料在切料房切好了之后进入CNC电脑锣加工中心迚行成型雕刻,碳素 CNC 电脑锣需加工速度快,精度高。此种模具热压出来的产品精度,是可以达到新品发布会上公布的0.025mm的热弯加工精度的。
第三步.模具成型之后就可以拿到抛光机上进行最后的石墨抛光,抛光完成,经过三次元检测仪尺寸检验,即可投入生产。
从3D玻璃热弯机的主要供应商,主要集中在东莞与深圳,其中,东莞有10家左右,深圳有20多家。
双面扫光
玻璃经热弯后,产品表面须经抛光。采用羊绒轮,通过调整上下抛光轮转速,对产品压力,时间控制,并辅助研磨粉或泡沫液,对玻璃产品表面精抛光,以达通透无瑕疵。
注:扫光机的参数设置很关键,参数不对将可能导致扫光机上的主减速箱损坏,同时抛光粉质量太差的话扫出来的玻璃片良率就低,不只是出现沙点还可能出现波浪纹。
质量检测
需经过层层质量检测流程。3D玻璃检测需要根据工艺要求。一般需检测两次,钢化前一次外观和尺寸,钢化后有应力释放延展曲变,应该再次进行外观和翘曲变形监测。
化学强化
采用高纯度的硝酸钾溶液及搭配的催化剂混合,一般4-6小时450℃高温钢化处理。
其原理是:玻璃结构表面的钾离子和钠离子进行离子交换而形成强化层。硬度可达7H,提高玻璃的防划伤,抗冲击等能力。
设计开模
提供(依据)与客户(终端)希望达到的3D纹理(或炫光)效果设计,制作UV转印模具。
UV转印(加纹理)
UV转印通俗点说是加纹理,这里指的是GDF工艺,将纹理或数码图文转印到玻璃防爆膜上(一般为PET材质),转印过程中无像素损失。
注:GDM工艺指的是直接UV转印到玻璃盖板上,直接印在玻璃上的效果比GDF差,缺乏深邃感。
镀膜(PVD)
镀膜目的是防止指纹及油污不易粘附且轻易擦除。表面顺滑,手感舒适,不易刮花。增加玻璃表面耐磨性。
具体防指纹处理工艺流程如下:
1. 前处理:使用弱碱性清洗剂或溶剂去除基材表面油分、水分等污迹,通过超声波清洗效果更好;
2. 将AF药液镀在产品表面成膜;
3. 烘烤:喷涂后取出玻璃,放入烤箱(120℃,30min),视具体要求及产品情况调整至最佳;
4.经过PVD加工后转丝印印刷
丝印/喷涂
制网版,调油墨,辅以定位治具,将字符印在产品凹面。烤干,上治具,调漆,钛晶黑/陶瓷白,往复喷涂。烤干。
镭雕
加工好的膜片送往镭雕机进行精雕,按照图纸要求切边钻孔,保证贴合时与玻璃尺寸完全一致,误差控制在纳米级。
再进行贴纹理防爆膜贴保护膜等工序出货。
二、 CNC开料材料要求:玻璃材料必须是3D曲面玻璃材质。板材玻璃在进入深加工作业时,第一道工序就是按照客户的图纸尺寸要求,进行加工余量放量后(一般单边留0.1mm余量),把数据输入到玻璃基板CNC切割机里进行粗坯制作,俗称开料。注意事项:玻璃切割机需能够高效的进行直线、圆孔、曲线切割,这样可大量节省后续盖板玻璃CNC成型、抛光等工序的加工时间,对盖板玻璃行业提高生产效率,降低生产成本有着十分积极的意义。第一道工序和普通盖板一样。
三、 CNC精雕玻璃(磨边)CNC精雕玻璃是采用精雕机砂轮槽对毛坯玻璃进行磨边,去除余量;并通过钻头将玻璃原料进行倒边和钻孔,用细砂轮对外形及摄像头孔精加工,以满足最终成品要求。加工精度达0.01mm图:玻璃CNC加工用砂轮(左)和钻头(右)目前做玻璃精雕的知名企业有北京精雕、久久精工、大宇精雕、创世纪、沈阳机床、克迈特、兴富祥、大兴智能等。
四、研磨抛光加入抛光粉,通过研具在一定压力下与加工面作复杂的相对运动,将玻璃原料磨至要求厚度,并抛光成表面镜面效果。
五、清洗不同加工企业清洗工艺时段不同,一般在磨边之后需清洗,然后再次打磨抛光。主要清洗掉表面残留废渣,一般采用超声波清洗。清洗机企业有壹帆自动化、波达超声、和科达、超晋达等,清洗剂企业有飞耐尔化学、山之风环保科技等。
六、热弯工艺热弯工艺是3D玻璃制程中最核心的工艺之一,也是难点之一。精雕好外形和孔的玻璃放置在石墨模具中,再将模具放进热弯机中,经过预热、压型、冷却,玻璃在模具中成型成曲面玻璃。
七、双面扫光玻璃经热弯后,产品表面须经抛光。采用羊绒轮,通过调整上下抛光轮转速,对产品压力,时间控制,并辅助研磨粉或泡沫液,对玻璃产品表面精抛光,以达通透无瑕疵。注:扫光机的参数设置很关键,参数不对将可能导致扫光机上的主减速箱损坏,同时抛光粉质量太差的话扫出来的玻璃片良率就低,不只是出现沙点还可能出现波浪纹。
八、质量检测需经过层层质量检测流程。3D玻璃检测需要根据工艺要求。一般需检测两次,钢化前一次外观和尺寸,钢化后有应力释放延展曲变,应该再次进行外观和翘曲变形监测。目前真正有做3D玻璃检测的企业较少,主要有海克斯康、马路科技、三姆森、大族激光、天准、天行、中科飞测等。
九、化学强化采用高纯度的硝酸钾溶液及搭配的催化剂混合,一般4-6小时450℃高温钢化处理。其原理是:玻璃结构表面的钾离子和钠离子进行离子交换而形成强化层。硬度可达7H,提高玻璃的防划伤,抗冲击等能力。
十、UV转印(加纹理)UV转印通俗点说是加纹理,这里指的是GDF工艺,将纹理或数码图文转印到玻璃防爆膜上(一般为PET材质),转印过程中无像素损失。 图 UV转印后的效果注:GDM工艺指的是直接UV转印到玻璃盖板上,华为Mate 9 Pro双摄镜头保护片炫光揭秘:GDM工艺在手机玻璃装饰上的应用
十一、镀膜(PVD)镀膜目的是防止指纹及油污不易粘附且轻易擦除。表面顺滑,手感舒适,不易刮花。增加玻璃表面耐磨性。具体防指纹处理工艺流程如下:1. 前处理:使用弱碱性清洗剂或溶剂去除基材表面油分、水分等污迹,通过超声波清洗效果更好;2. 将AF药液镀在产品表面成膜;3. 烘烤:喷涂后取出玻璃,放入烤箱(120℃,30min),视具体要求及产品情况调整至最佳;4. 清洗:产品清洁后,成品包装
十二、丝印、喷涂或曝光显影将产品LOGO字符制网版,调油墨,辅以定位治具,将字符印在产品凹面。烤干,上治具,调漆,钛晶黑/陶瓷白,往复喷涂。烤干。与丝印对等的工艺是曝光显影,目前是比较新的工艺。做丝印机企业有凯格、优印,油墨生产企业有美丽华、日本精工、尤特新材料、帝国油墨、松井新材等。
十三、贴合这一工艺是将已经装饰好的防爆膜与玻璃盖板贴合。 图 玻璃与防爆膜贴合设备 图 左是贴合后,右是贴合前十四、贴保护膜十五、包装将效果处理完成且达到客户要求的产品进行清洗、检验、包装,包装时用低粘保护膜包装,覆膜时不能有气泡现象。
生产材料生产设备玻璃基板、油墨、镀膜材料、贴合材料、抛光材料、其他热弯机、CNC、精雕机、抛光机、清洗机、丝印设备、其他
2.5D玻璃加工工艺
3D玻璃加工工艺
目前3D玻璃生产的工艺主要有:开料、CNC、研磨抛光、烘烤、镀膜、热弯等,其中热弯工艺是最为关键,制约着良品率的高低。目前国内用于生产3D曲面玻璃的热弯机主要以进口韩国设备为主,价格在120-180万,月产能在1.5万片左右。
流程简述:
开料开孔
将玻璃片材放置在三轴开料机台面,粗砂轮刀开外形,开摄像头孔。切断面较粗糙,同时单边留0.1mm余量。
CNC雕刻
利用精度高的先进设备进行外形、特殊要求的精加工。
超声波清洗
利用全自动超声波对产品进行清洗,增加产品的清洁度。磨边即侧面精磨。细砂轮对外形及摄像头孔精加工,加工精度可达0.01mm,并将切断面细化。
超声波清洗
利用全自动超声波对产品进行清洗,增加产品的清洁度。
玻璃热弯
平板玻璃加热软化在模具中成型,再经过退火制成的曲面玻璃。根据炉体的大小和所需烧制玻璃的尺寸弧度有一定的关系,最主要的是玻璃在烧制过程中炉体内的温度要均匀,并使玻璃能均匀受热,避免应力脆裂。
双面抛光
对产品进行双面抛光,增加产品透光度及光滑度。
离子交换
对产品进行钢化处理,增加产品的耐爆、耐划伤及韧性。
超声波清洗
利用全自动超声波对产品进行清洗,增加产品的清洁度。
丝印
利用全自动丝印、移印对产品进行深加工处理,增加其艺术效果。
UV烘烤
在玻璃表面上印刷UV油墨后,通过UV固化的方式来干燥油墨。
镀膜
利用真空式、溅镀式等镀膜技术,使镀膜后的产品增加透光率、导电、非导电、防划伤、防油污等效果。
外观检测
对划伤、脏污、边缘透光、外观、尺寸等方面进行检测。
性能检测
通过百格测试、铅笔硬度、水煮测试、高低温交变、摩擦测试、透光率测试、应力测试等进行测试。
3D曲面盖板上游材料行业格局
热弯工艺
3D热弯玻璃的生产主要经过一下几道工序:玻璃的热弯-真空预热预压-高温高压等工艺过程
其中热弯模具的选用及热弯工艺的操作过程是3D玻璃工艺的重点所在。热弯模具的种类主要分为三种:
实心模:
特点是容易保证玻璃的弯曲度和球面的一致,玻璃不会弯曲过头,对操作人员要求不高,缺点是模具的制作成本高,制作周期长,在热弯烧制过程中,模具吸热多造成升温慢,在烧制过程中容易造成玻璃表面出现麻点。
空心模:
空心模在热弯烧制过程中模具吸热少,在烧制过程中玻璃的中间采用弹簧进行支撑,制品表面不会出现麻点,采用此种模具对热弯的操作技术要求较高。
条框模:
是介于实行模和空心模之间的一种模具,由于热弯玻璃过程中有热滞后现象,制品很容易弯过头;它的制作相对于实心模来说较为简单,对热弯操作要求也较低。
热弯工艺本身要求较高,加工良率大幅下降,直通率不到50%。而热弯工艺导致后续工艺变得非常复杂,难度主要体现在3D曲面成型、曲面抛光、曲面印刷、曲面贴合四大工艺上,如若控制稍有不好,则会使得产品良率进一步下降。
工艺设备:
不同于材料供应商,3D工艺设备与传统工艺设备存在不同。
3D曲面热成型工艺
难以控制温度和精度,容易产生玻璃不同部位受热不均,需要新购半自动/全自动热弯机。
3D曲面剖光工艺
一般分为两面单独加工,需要根据产品的结构特征开发特殊的剖光设备。
3D曲面印刷工艺
需要开发全新的装饰工艺,例如喷涂、曝光显影、纹路蚀刻、3D拉丝、3D贴合等工艺、并开发配套的新设备。
3D贴合工艺
需要开发独特的3D曲面贴合保护膜,需要专业的贴合设备。