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光学玻璃压型的制造原理

导读: 光学玻璃压型也叫做无研磨压型,是指压型制得的光学元件不需要研磨、抛光、磨边、对中心等光学加工,直接装配到光学仪器上去。这种光学玻璃压型件对表面光洁度和尺寸精度要求相当的高。

   光学零件毛坯的压型工艺直接与光学玻璃熔炼技术和光学加工工艺有关。因此考虑问题时必须把它们当做一个系统总体考虑才对。

  光学玻璃发展以来,玻璃零件毛坯(透镜、棱镜)生产一般是将熔制好的玻璃毛坯料,再加热软化,装入金属模具内加压成大致的外形之后,再通过粗磨、细磨、抛光而制造出来。这种方法国外在70年代出现光学玻璃连续熔炼技术以后已下降做为辅助方法。

  从70年代开始,光学玻璃发达的日本主要工厂在光学玻璃生产中已采用最先进的生产工艺…三直生产工艺(三D),即直接通电熔化、直接压型、直接精密退火,其中直接成型即连续熔炼或单坩埚漏料的滴料成型方法,国外又习惯称“一次压型”。这种先进的压型工艺是将玻璃液直接压制成光学毛坯,这样大大简化过去二次压型的生产工艺,节省人力、设备、降低能耗、提高原材料利用率。日本的保谷公司光学玻璃三直生产线,把用粘土坩埚炉古典方法需要170日、用铂金坩埚浇注方法需要34日的生产周期缩短到了3日的生产周期。成品率从古典法最高的40%的水平提高到90%以上的水平。

  光学玻璃压型也叫做无研磨压型,是指压型制得的光学元件不需要研磨、抛光、磨边、对中心等光学加工,直接装配到光学仪器上去。这种光学玻璃压型件对表面光洁度和尺寸精度要求相当的高,通常以光学块规对光学元件的表面光洁度和尺寸精度进行测量,以产生的干涉条纹数衡量其质量,对用于照相机系统的透镜来讲通常要求通过透镜半径的牛顿环数应少于6个,通过两个互相垂直半径的牛顿环数的差要少于3个,两种牛顿环的个数越少,则镜头的质量越高。

  精密压型法是把加热软化了的玻璃放到用惰性气体(如氮气2保护的模具中去,这种模具的内表面要有高的表面光洁度和高的尺寸精度;附着于内表面的材料要有高的硬度,好的抗氧化性能,好的热传导性,在高温下不与玻璃发生粘结,有好的冲击强度和抗析强度,不透过气体,水蒸汽及液体。满足上述要求的材料有玻璃碳、碳化硅和氮化硅。但玻璃碳比起后两者组织松散易氧化,易擦伤,弹性模量小。抗冲击和抗析强度小,热传导性能差。从国外专利报导来看70年代初期成型模内表面采用了玻璃碳,而70年代中期发表的专利则改用碳化硅或氮化硅了。把这两种材料附着于模具内表面的方法有(1)热压,(2)离子溅衬法,(3)气相沉积法。其固着层的厚度至少为lOptm。这种模具的结构较为复杂,玻璃压型完了之后,不能立即脱模,需使玻璃温度降到转变温度以下再脱模。精密压型可以压制球面、非球面及其它复杂形状的光学零件,压型效率高,压型质量好。80年代中期在光学玻璃生产中采用模压一次成型加工二玻璃精密透镜的面型精度达Y/10,厚度和直径公差达10UM,楔角小于10-3毫弧度,双折射每CM小于Y/10,折射率均匀性达10-6,精密透镜一次精密压型在日本、德国等国家已经采用。

  光学玻璃生产经历了块料一二次压型型料一直接液态压型型料的发展过程,正向着精密压型发展。而我国目前光学玻璃生产主要供货形式依然是块料。从整个光学工业的经济效益考虑,发展型料生产是当务之急。立足于我国目前光学玻璃生产工艺水平和市场的实际需要,应首先搞好二次压型生产,在完善二次压型生产中要注意解决好备料方法.离型剂、不粘玻璃的瓷盒材料和实现机械f{二自动化等儿个主要工艺技术问题,直接液态压型较二次压型有替明显地技术经济效果,是今后光学玻璃生产的必由之路。但从我国当前光学工业的实际需要出发同时参考国际上光学玻璃生产工艺的发展趋势,我国发展直接液态压型要特别注意发展多品种、多规格小批量的直接压型,而要解决好小批量的直接光学玻璃压型就需首先解决小批量光学玻璃的熔炼技术,发展与之相适应的光学玻璃熔炼池炉。在发展完善二次压型、直接液态压型的同时,应积极开展精密压型的研究试验,以使我国光学玻璃压型技术早日赶上世界先进水平。

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