光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置及成型方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，該裝置可以有效控制光學(xué)玻璃的條紋及易析晶問題。光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，包括底模，托架、軌道小車、加熱系統(tǒng)和預(yù)熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)控制成型空間溫度，所述預(yù)熱系統(tǒng)對模具底部加熱，所述托架設(shè)置在軌道小車上，所述底模設(shè)置在托架上，還包括邊框和堵頭，所述底模、邊框和堵頭構(gòu)成光學(xué)玻璃的成型模具。本發(fā)明能夠很好地滿足大口徑光學(xué)玻璃邊部成型所需工藝要求，操作靈活，便于裝卸和更換，有效提高大口徑玻璃的光學(xué)均勻性以及應(yīng)力。本發(fā)明適用于大口徑冕類、火石類，鑭系、氟磷酸鹽等類型的光學(xué)玻璃的成型，對解決鑭系、氟磷酸鹽等小粘度、易析晶類的光學(xué)玻璃的成型問題具有很好的效果。
【專利說明】
光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置及成型方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種大口徑光學(xué)玻璃的滴料成型裝置及其成型方法，特別是涉及一種大口徑、小粘度、易析晶光學(xué)玻璃的成型裝置及其成型方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)玻璃從粉料熔化為合格的玻璃后，為了使玻璃液在固化后保持一定的形狀，必須采用成型工藝使玻璃由液態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)變時(shí)逐漸固化其形狀，目前，大口徑光學(xué)玻璃的成型方法主要有以下三種:I)條料牽引成型方法:光學(xué)玻璃在熔融狀態(tài)下，經(jīng)模具連續(xù)自然成型或拍壓成型并切成一定尺寸的光學(xué)玻璃條料;2)饒注成型方法:光學(xué)玻璃在恪融狀態(tài)下直接倒入成型模具中，冷卻成所需要的大塊玻璃;3)中部滴料成型方法:玻璃液經(jīng)漏料管滴入模具中部，玻璃液自然向四周擴(kuò)散形成與模具形狀相仿的大口徑玻璃。
[0003]目前，一般中小口徑光學(xué)玻璃主要采用條料牽引成型方法生產(chǎn)，該方法主要適用于口徑較小、粘度較大的光學(xué)玻璃成型。對于粘度小、析晶嚴(yán)重、料性短的一系列光學(xué)玻璃，條料牽引成型的條料寬度很難成型到180mm以上，厚度通常小于30mm，超出以上規(guī)格后，成型條紋、析晶無法有效控制。條料澆注成型方法過于簡單，澆注過程的條紋、氣泡很難控制，玻璃的光學(xué)均勻性差，很難制造出高均勻性、高質(zhì)量的大口徑光學(xué)玻璃?，F(xiàn)在普遍使用的中部滴料成型方法技術(shù)相對比較先進(jìn)，但這種成型方法在工藝上始終存在中部與外部溫差過大的情況，導(dǎo)致出現(xiàn)成型條紋及易析晶問題，產(chǎn)品只能采用分割、挑選的方式去除缺陷，規(guī)格尺寸有限，良品率極低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，該裝置可以有效控制光學(xué)玻璃的條紋及易析晶問題。
[0005]本發(fā)明還要提供一種采用上述光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置的成型方法。
[0006]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，包括底模，托架、軌道小車、加熱系統(tǒng)和預(yù)熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)控制成型空間溫度，所述預(yù)熱系統(tǒng)對模具底部加熱，所述托架設(shè)置在軌道小車上，所述底模設(shè)置在托架上，還包括邊框和堵頭，所述底模、邊框和堵頭構(gòu)成光學(xué)玻璃的成型模具。
[0007]進(jìn)一步的，所述預(yù)熱系統(tǒng)采用底部第一預(yù)熱火頭和第二預(yù)熱火頭;所述加熱系統(tǒng)采用加熱罩，所述加熱罩懸掛于爐底，使出料管設(shè)置在加熱罩內(nèi)，所述加熱罩內(nèi)設(shè)置有加熱元件，溫度可控范圍為700-100 °C。
[0008]進(jìn)一步的，所述邊框和堵頭設(shè)置在底模上，且邊框沿底模周圍設(shè)置，所述堵頭設(shè)置在邊框的內(nèi)側(cè)，且堵頭的一個垂直面與邊框的一側(cè)接觸并固定。
[0009]進(jìn)一步的，所述底模上設(shè)置有嵌入式的2個可移動拉板，所述2個拉板可以拉出或插入，當(dāng)拉出時(shí)，在底模上形成開孔;當(dāng)插入時(shí)，在底模上形成閉孔。
[0010]進(jìn)一步的，所述托架采用井字形雙層結(jié)構(gòu)。
[0011]進(jìn)一步的，所述堵頭的斜面與底模上表面的夾角α為50°-70°。
[0012]進(jìn)一步的，所述堵頭采用耐溫、耐腐蝕、對玻璃不污染的高純石墨材料制成。
[0013]進(jìn)一步的，所述底模采用由若干條熱傳導(dǎo)能力優(yōu)良、耐高溫的碳化硅板拼接而成，并預(yù)留排料口，所述底模與水平方向有5°-7°的夾角。
[0014]光學(xué)玻璃邊部滴料的成型方法，該方法包括以下步驟:1)玻璃液通過出料管流出，通過加熱系統(tǒng)調(diào)整出料管的溫度，使出料管的流量控制在0.9-1.3L/min; 2)組裝后的成型模具在第二預(yù)熱火頭預(yù)熱，通過軌道小車沿著軌道做水平移動將成型模具移動到出料管下方;3)成型模具在加熱罩下加熱，推入底模上的2個拉板，封閉模具排料口，開始滴料成型；
4)第一預(yù)熱火頭繼續(xù)加熱，玻璃液從堵頭翻滾后向相對的一側(cè)對流逐步擴(kuò)散鋪底，加熱罩功率置于較大功率，鋪底完成后，停止第一預(yù)熱火頭的加熱，同時(shí)逐步降低加熱罩的功率；
5)成型模具中玻璃液液面達(dá)到目標(biāo)液面后成型結(jié)束，通過移動軌道小車至軌道降溫定型等待區(qū)，通過吹氣降溫裝置從上往下向玻璃中部吹氣，吹氣結(jié)束后將成型模具及成型模具內(nèi)的玻璃轉(zhuǎn)運(yùn)到預(yù)熱好的退火爐中退火。
[0015]進(jìn)一步的，步驟4)所述加熱罩功率從30KW降低到15KW;步驟5)所述吹氣量為1-1.5匪3/!1，靜置冷卻10-15分鐘，停止吹風(fēng)。
[0016]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明能夠很好地滿足大口徑光學(xué)玻璃邊部成型所需工藝要求，操作靈活，便于裝卸和更換，能夠很好地控制大口徑光學(xué)玻璃長期存在成型條紋技術(shù)難題，可有效控制易析晶玻璃的析晶問題，提高大口徑玻璃的光學(xué)均勻性以及應(yīng)力。本發(fā)明適用于大口徑冕類、火石類，鑭系、氟磷酸鹽等類型的光學(xué)玻璃的成型，對解決鑭系、氟磷酸鹽等小粘度、易析晶類的光學(xué)玻璃的成型問題具有很好的效果。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明裝置的方形模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明裝置的多邊形模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明裝置的圓形模具的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明的大口徑光學(xué)玻璃滴料成型裝置包括底模1、邊框3、堵頭4、移動拉板7、托架2、軌道小車11、加熱系統(tǒng)、預(yù)熱系統(tǒng)。邊框3和堵頭4設(shè)置在底模I上，且邊框3沿底模I周圍設(shè)置，堵頭4設(shè)置在邊框3的內(nèi)側(cè)，且堵頭4的一個垂直面與邊框3的一側(cè)接觸，并采用螺釘固定。由于邊框3只有側(cè)面而沒有底面，因此，底模1、邊框3和堵頭4構(gòu)成光學(xué)玻璃的成型模具，底模I與邊框3也可以做成一體結(jié)構(gòu)。底模I上設(shè)置有嵌入式的2個可移動拉板7，2個拉板7可以拉出或插入，當(dāng)拉出時(shí)，在底模I上形成開孔；當(dāng)插入時(shí)，形成閉孔，如圖2所示。加熱系統(tǒng)采用加熱罩5，加熱罩5懸掛于爐底，使出料管6設(shè)置在加熱罩5內(nèi)，加熱罩5內(nèi)設(shè)置有加熱元件，溫度可控范圍為700-100°C，加熱罩5用于保證成型空間溫度。預(yù)熱系統(tǒng)采用底部第一預(yù)熱火頭9和第二預(yù)熱火頭10，對模具底部加熱，提供模具底部一定的溫度，解決玻璃液鋪底時(shí)的擴(kuò)散問題。底模I設(shè)置在托架2上，托架2采用井字形雙層結(jié)構(gòu)，位于中部的井格可以排料，其他位置的井格可以作為加熱底模I時(shí)火焰加熱的間隙，雙層結(jié)構(gòu)便于叉車進(jìn)叉移動托盤上的玻璃。托架2設(shè)置在軌道小車11上，軌道小車11可沿著軌道做水平移動。第一預(yù)熱火頭9為玻璃成型過程中對底模加熱的裝置，固定在成型裝置下方，第二預(yù)熱火頭10為組裝模具成型前的預(yù)熱裝置，設(shè)置在軌道一側(cè)。
[0023]為了使中部的玻璃沿兩側(cè)翻滾，堵頭4的斜面與底模I上表面的夾角α為50°-70°，由于堵頭4距離滴料點(diǎn)最近，此處溫度很高，因此，堵頭4選擇耐溫、耐腐蝕、對玻璃不污染的高純石墨材料制成;底模I采用由若干條寬度為10mm的熱傳導(dǎo)能力優(yōu)良、耐高溫的碳化硅板拼接而成，并預(yù)留排料口，底模I與水平方向有5°-7°的夾角，形成前高后低的結(jié)構(gòu)(靠堵頭4一側(cè)為前，與堵頭4反方向一側(cè)為后)，使玻璃液擴(kuò)散方向有一個向下的勢能，更有利于玻璃液的擴(kuò)散;邊框3可以是方形、多邊形或圓形，這樣就分別與底模I和堵頭4構(gòu)成了方形模具，如圖2所示，也可以是多邊形模具，如圖3所示，還可以是圓形模具，如圖4所示。
[0024]邊框3—般選擇長方形，這樣有利于玻璃對流擴(kuò)散，其由兩塊L型鑄鐵板對接，對角線上兩點(diǎn)用插銷鏈接，易于拆卸。
[0025]本發(fā)明的大口徑光學(xué)玻璃邊部滴料成型工藝方法，包括以下步驟:I)玻璃液通過出料管6流出，為降低玻璃液鋪底過程中玻璃液擴(kuò)散和澆注時(shí)間帶來的析晶，需通過加熱系統(tǒng)調(diào)整出料管6的溫度，使出料管(6)的流量控制在0.9-1.3L/min; 2)組裝后的成型模具在第二預(yù)熱火頭10預(yù)熱5-10min，通過軌道小車11沿著軌道做水平移動將成型模具移動到出料管6下方，使出料管6與堵頭4相距30-50mm;3)成型模具在加熱罩5下加熱5-10min，推入底模I上的2個拉板7，封閉模具排料口，開始滴料成型;4)第一預(yù)熱火頭9繼續(xù)加熱，玻璃液從堵頭4翻滾后向相對的一側(cè)對流逐步擴(kuò)散鋪底，加熱罩5功率置于較大功率30KW，鋪底完成后，停止第一預(yù)熱火頭9的加熱，同時(shí)逐步降低加熱罩5的功率，整個澆注過程中，加熱罩功率從30KW降低到15KW; 5)成型模具中玻璃液液面達(dá)到目標(biāo)液面后成型結(jié)束，通過移動軌道小車11至軌道降溫定型等待區(qū)，通過吹氣降溫裝置從上往下向玻璃中部吹氣，吹氣量為1-
1.5NM3/H，靜置冷卻10-15分鐘，停止吹風(fēng)，并將成型模具及成型模具內(nèi)的大口徑玻璃轉(zhuǎn)運(yùn)到預(yù)熱好的退火爐中退火。
[0026]成型過程中，可在預(yù)熱系統(tǒng)中放入下一塊成型裝置進(jìn)行預(yù)熱，待前一塊光學(xué)玻璃成型完成后再重復(fù)操作。
[0027]本發(fā)明的成型方法中玻璃液粘度要求在150-200泊，玻璃液溫度高于玻璃析晶上限溫度。為滿足玻璃液的擴(kuò)散，通過設(shè)計(jì)出料管6的管徑大小，調(diào)整出料管6的溫度，使其流量達(dá)到成型所需要的流量。
[0028]本發(fā)明采用澆注過程可變的成型溫度:在成型過程中需視玻璃液鋪底厚度隨時(shí)調(diào)整加熱罩5功率，隨著鋪底厚度增加，加熱罩5功率要逐步降低，均衡整個過程澆注溫場和熱歷史，加熱罩5功率呈現(xiàn)從高到低分布。這是因?yàn)殇伒走^程被模具帶走大量熱量，需提升玻璃的擴(kuò)散能力，因此，鋪底過程溫度要高，鋪底完成后，玻璃液擴(kuò)散提升后，需降低加熱罩5功率，控制擴(kuò)散過快，引導(dǎo)玻璃有序擴(kuò)散。
[0029]本發(fā)明采用澆注完成定型等待過程中的快速中部冷卻措施:玻璃澆注完成后，玻璃呈現(xiàn)中部溫度高、四周溫度低的現(xiàn)象，玻璃是不良導(dǎo)體，需借助外力散熱，使玻璃液溫度快速脫離析晶區(qū)。本發(fā)明通過從上往下吹氣的方式向玻璃中部吹氣。
[0030]本發(fā)明的裝置和方法適用于大口徑冕類、火石類，鑭系、氟磷酸鹽等類型的光學(xué)玻璃的成型，可以解決鑭系、氟磷酸鹽等小粘度、易析晶類的光學(xué)玻璃的成型問題。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，包括底模(I)，托架(2)、軌道小車(11)、加熱系統(tǒng)和預(yù)熱系統(tǒng)，所述加熱系統(tǒng)控制成型空間溫度，所述預(yù)熱系統(tǒng)對模具底部加熱，所述托架(2)設(shè)置在軌道小車(11)上，所述底模(I)設(shè)置在托架(2)上，其特征在于:還包括邊框(3)和堵頭(4)，所述底模(1)、邊框(3)和堵頭(4)構(gòu)成光學(xué)玻璃的成型模具。2.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，其特征在于:所述預(yù)熱系統(tǒng)采用底部第一預(yù)熱火頭(9)和第二預(yù)熱火頭(10);所述加熱系統(tǒng)采用加熱罩(5)，所述加熱罩(5)懸掛于爐底，使出料管(6)設(shè)置在加熱罩(5)內(nèi)，所述加熱罩(5)內(nèi)設(shè)置有加熱元件，溫度可控范圍為 700-100°C。3.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，其特征在于:所述邊框(3)和堵頭(4)設(shè)置在底模(I)上，且邊框(3)沿底模(I)周圍設(shè)置，所述堵頭(4)設(shè)置在邊框(3)的內(nèi)側(cè)，且堵頭(4)的一個垂直面與邊框(3)的一側(cè)接觸并固定。4.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，其特征在于:所述底模(I)上設(shè)置有嵌入式的2個可移動拉板(7)，所述2個拉板(7)可以拉出或插入，當(dāng)拉出時(shí)，在底模(I)上形成開孔;當(dāng)插入時(shí)，在底模(I)上形成閉孔。5.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，其特征在于:所述托架(2)采用井字形雙層結(jié)構(gòu)。6.如權(quán)利要求1所述的大口徑光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，其特征在于:所述堵頭(4)的斜面與底模(I)上表面的夾角α為50°-70°。7.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，其特征在于:所述堵頭(4)采用耐溫、耐腐蝕、對玻璃不污染的高純石墨材料制成。8.如權(quán)利要求1所述的光學(xué)玻璃邊部滴料成型裝置，其特征在于:所述底模(I)采用由若干條熱傳導(dǎo)能力優(yōu)良、耐高溫的碳化硅板拼接而成，并預(yù)留排料口，所述底模(I)與水平方向有5°-7°的夾角。9.光學(xué)玻璃邊部滴料的成型方法，其特征在于:該方法包括以下步驟:I)玻璃液通過出料管(6)流出，通過加熱系統(tǒng)調(diào)整出料管(6)的溫度，使出料管(6)的流量控制在0.9-1.3L/min;2)組裝后的成型模具在第二預(yù)熱火頭(10)預(yù)熱，通過軌道小車(11)沿著軌道做水平移動將成型模具移動到出料管(6)下方;3)成型模具在加熱罩(5)下加熱，推入底模(I)上的2個拉板(7)，封閉模具排料口，開始滴料成型;4)第一預(yù)熱火頭(9)繼續(xù)加熱，玻璃液從堵頭(4)翻滾后向相對的一側(cè)對流逐步擴(kuò)散鋪底，加熱罩(5)功率置于較大功率，鋪底完成后，停止第一預(yù)熱火頭(9)的加熱，同時(shí)逐步降低加熱罩(5)的功率;5)成型模具中玻璃液液面達(dá)到目標(biāo)液面后成型結(jié)束，通過移動軌道小車(11)至軌道降溫定型等待區(qū)，通過吹氣降溫裝置從上往下向玻璃中部吹氣，吹氣結(jié)束后將成型模具及成型模具內(nèi)的玻璃轉(zhuǎn)運(yùn)到預(yù)熱好的退火爐中退火。10.如權(quán)利要求9所述的光學(xué)玻璃邊部滴料的成型方法，其特征在于:步驟4)所述加熱罩(5)功率從30KW降低到15KW;步驟5)所述吹氣量為1-1.5匪3/H，靜置冷卻10-15分鐘，停止吹風(fēng)。
【文檔編號】C03B7/094GK105948463SQ201610273945
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月28日
【發(fā)明人】姚慧賢, 李天國, 史國斌, 談建龍
【申請人】成都光明光電有限責(zé)任公司