[發明專利]非球面光學玻璃精密壓模工藝及光學玻璃精密高溫軟化爐

無效

• 申請號: 200710071541.3
• 申請日: 2007-09-25
• 公開（公告）號: CN101186427A
• 公開（公告）日: 2008-05-28
• 發明（設計）人: 姚祖義
• 申請（專利權）人: 姚祖義
• 主分類號: C03B11/08
• 分類號: C03B11/08;C03B29/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域：

本發明涉及熱壓非球面光學玻璃成型的制作新工藝，具體涉及通過多臺非球面光學玻璃精密高溫軟化爐構成的熱壓玻璃成型設備和精密模壓成型新技術完成光學玻璃非球面透鏡加工，不需要研磨、拋光的加工方法，可獲得熱壓成型高精度的非球面透鏡系列。

背景技術：

近年來研究開發出許多新的非球面光學零件，非球面光學玻璃透鏡模壓成型技術是一種高精度光學元件加工技術，是目前大量生產復雜透鏡的現代高科技工藝。它把軟化的玻璃放入高精度的模具中，在加溫加壓和無氧的條件下，一次性直接模壓成型出達到使用要求的光學零件。這項技術現在已成為國際上最先進的光學零件制造技術方法之一，是光學行業在光學玻璃零件加工方面的重大革命。由于此項技術能夠直接壓制成型精密的非球面光學玻璃零件，開創了光電子儀器廣泛采用非球面光學玻璃件的時代。

非球面光學玻璃件模壓成型技術是一項綜合技術，需要設計專用的模壓成型設備，采用高質量的模具和選用合理的工藝參數。非球面光學玻璃透鏡模壓成型法，是將熔融狀態的光學玻璃毛坯倒入高于玻璃轉化點50℃以上的低溫模具中加壓成形。這種方法不僅容易發生玻璃粘連在模具的模面上，而且產品還容易產生氣孔和冷模痕跡(皺紋)，不易獲得理想的形狀和面形精度。

后來，采用特殊材料精密加工成的壓型模具，在無氧化氣氛的環境中，將玻璃和模具一起加熱升溫至玻璃的軟化點附近，采用等溫加壓法，獲得高精度的形狀表面，但這種玻璃光學零件的制造方法缺點是：加熱升溫、冷卻降溫都需要很長的時間，因此生產速度很慢。

發明內容：

為了解決縮短加熱升溫、的時間，為了解決玻璃粘連在模具的模面上的問題，為了獲得高精度的非球面光學玻璃熱壓成型件，為了提高生產速度，降低成本，本發明的目的是提供新型非球面光學玻璃精密熱壓成型新設備和新的熱壓成型加工技術。單獨設計和研制成非球面光學玻璃精密高溫軟化爐，控制溫度偏差小于±2℃，改變了傳統光學玻璃軟化工藝，原先需要脫模劑、瓷盒等脫模材料，新工藝不需上述多種脫模材料，為企業節省了大批的資金和材料而研制成的非球面光學玻璃精密高溫軟化爐采用電、氣、水為一體、實時監控和自動控制溫度的控制與邏輯控制器、自動控制非球面光學玻璃原料進行軟化溫度高達1200℃。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

非球面光學玻璃精密模壓成型工藝進行分3步工序進行。(1)加熱工序：采用非球面光學玻璃精密高溫軟化爐加熱在1200℃高溫，用200-500秒時間對非球面光學玻璃原料加熱至軟化溫度Tg以上，達到成型要求，進料-加熱-出料，自動完成。

(2)成型工序：把已軟化的非球面光學玻璃原料，放至保溫的金屬模具內，溫度范圍在300-650℃左右，進行壓制成型，壓力在1-5噸左右，采用熱壓玻璃成型設備和精密模壓成型新技術，獲得高精度的非球面光學玻璃熱壓成型件。

(3)緩冷工序：利用隧道式退火爐，在700-400℃溫度，3-6小時進行降溫，退火。

非球面光學玻璃透鏡模壓成型技術是一種高精度光學元件加工技術，它是把軟化的玻璃放入高精度的模具中，模具材料具備如下特征：(1)表面無疵病，能夠研磨成無氣孔、光滑的光學鏡面；(2)在高溫環境條件下具有很高的耐氧化性能，而且結構等不發生變化，表面質量穩定，面形精度和光潔度保持不變；(3)不與玻璃起反應、發生粘連現象，脫模性能好；(4)在高溫條件下具有很高的硬度和強度等。模壓工藝采用低熔點玻璃的材料，使壓制過程在較低的溫度下進行，因此利于延長模具的使用壽命，縮短壓制的時間。

非球面光學玻璃透鏡精密高溫軟化爐是由4大主要部分組成：非球面光學玻璃透鏡精密高溫軟化爐，其是由4大主要部分組成：(1)不銹鋼膛壁的閉合式精密高溫軟化爐；(2)可穩動用耐熱不銹鋼制成的可自動開啟和關閉的蓋板；(3)用壓縮空氣驅動具有雙向的道軌的汽缸送料系統；對送料器采用水或空氣進行冷卻，使玻璃與送料器不會作粘結；(4)溫度控制、邏輯控制、自動送料控制系統和非球面光學玻璃精密高溫軟化時間控制系統組成的控制系統以及機架；控制系統分別控制閉合式精密高溫軟化爐的溫度、蓋板的開啟和關閉、汽缸送料系統；閉合式精密高溫軟化爐、汽缸送料系統及控制系統分別固定在機架上。

單獨設計成的非球面光學玻璃精密高溫軟化爐和可穩動用耐熱不銹鋼制成的可自動開啟和關閉的蓋板，進行升溫，使熱度達到均勻化，加熱精密的非球面光學玻璃棒料到光學玻璃軟化溫度Tg以上的一定溫度為止，解決了用很短的時間對精密的非球面光學玻璃棒料進行軟化；縮短了加熱升溫的時間。