光學零(líng)件(jiàn)毛坯的壓型(xíng)工藝直(zhí)接與光學玻璃熔(róng)煉技術(shù)和(hé)光學加工工藝有關。因此考慮問題時必須把(bǎ)它們當做一(yī)個(gè)係統(tǒng)總體考慮才對。
光學玻璃發展以來,玻璃零件毛坯(透鏡、棱鏡)生產一般是將熔製好的玻璃毛坯料,再加(jiā)熱軟(ruǎn)化,裝入金屬模具內加壓成大致的外形(xíng)之後,再通過粗磨、細磨、拋光而(ér)製造出來。這種方法國外在(zài)70年代出現光學玻璃連續熔煉技術以後已下降做為輔(fǔ)助方法。
從70年代開始,光學(xué)玻璃(lí)發達的日本主要工(gōng)廠在光學玻璃生產中已采用最先進的生產工藝…三直生產工藝(三D),即直接通電熔化、直接(jiē)壓(yā)型、直接精密退火,其中(zhōng)直接(jiē)成型(xíng)即連續(xù)熔煉或單坩堝漏料的滴料成型方法,國外又習慣稱“一次(cì)壓型(xíng)”。這種先進的壓型工藝是將玻璃液(yè)直接壓製成光學(xué)毛(máo)坯,這樣大大簡化過去二(èr)次壓型的生產工藝,節省人力、設(shè)備、降低(dī)能(néng)耗、提高原材料利用率。日本的保穀公司光學玻璃三直生產線,把用粘土坩堝爐古典(diǎn)方法需要170日、用鉑金坩堝澆注方法需(xū)要(yào)34日的生產周期縮短到了3日的生產周期。成品率從古典法最高的40%的水平提高到90%以上(shàng)的水平。
光學玻璃壓型也叫做無研磨壓型,是指壓型製得的光學元件不需要研磨、拋光、磨邊、對中(zhōng)心等光學(xué)加(jiā)工,直接(jiē)裝配到光學儀器上去。這種(zhǒng)光學玻璃壓型件(jiàn)對表麵光潔度和尺寸精度要求相當的高,通常以光學塊規對光學元(yuán)件(jiàn)的表麵光潔(jié)度和尺寸(cùn)精度進行(háng)測(cè)量,以產生的(de)幹涉條紋數衡量其質量,對用於照相機係統的(de)透鏡來講(jiǎng)通常要求通過透鏡半徑的牛頓環數應少於6個,通過兩個互相垂直半徑的牛頓環數的差要少於3個,兩(liǎng)種牛頓環的個數越少,則鏡頭的質量越高。
精密壓型法是把加熱軟化了的玻璃放(fàng)到用惰性氣體(如氮氣2保護的模具中去,這種模具的內(nèi)表麵要有高的表麵光(guāng)潔(jié)度和(hé)高的尺寸精度;附著於內表麵的材料要有高的硬度,好的抗氧化性能,好的熱傳導性,在高溫下不與玻璃發生粘結(jié),有好的衝擊強度和抗(kàng)析強度,不透過氣體,水蒸汽及液體。滿足上述要求的材料有(yǒu)玻璃碳、碳(tàn)化矽和氮(dàn)化(huà)矽。但玻璃碳比起後兩者組織鬆散易氧化,易擦傷,彈性模量小。抗衝(chōng)擊和抗析強度小,熱傳導(dǎo)性能差。從國外專利(lì)報導來看70年代初期(qī)成型模內表(biǎo)麵采用了玻璃碳,而(ér)70年代中期發表的專利則改用碳化矽(guī)或氮化矽了(le)。把這(zhè)兩種材料附著於模具內(nèi)表麵的方法有(1)熱壓,(2)離子(zǐ)濺襯法,(3)氣相沉(chén)積法。其固著層的厚度至少為lOptm。這種模具的結(jié)構較為複雜,玻璃(lí)壓型完了之(zhī)後,不能立即脫模,需使玻璃(lí)溫度降(jiàng)到轉變溫度(dù)以下再脫模。精密壓型可(kě)以(yǐ)壓製球(qiú)麵、非球麵及其它(tā)複雜形(xíng)狀的光學零件,壓型效率高,壓(yā)型質量好。80年代(dài)中期在光學玻璃生產中采用模(mó)壓一次成型加工二玻(bō)璃精密透鏡的麵(miàn)型精度達Y/10,厚度和直徑公差達10UM,楔(xiē)角小於10-3毫弧度,雙折射每CM小於Y/10,折射率均勻性達10-6,精密透鏡一次精密壓型在日本、德國等國家已經(jīng)采用。
光學玻璃生(shēng)產經曆(lì)了塊料一二次壓型型料一直接液態壓型型料的發展過程(chéng),正(zhèng)向著精密壓型發展。而我國(guó)目前光學玻璃生產主要供貨形(xíng)式依(yī)然是(shì)塊料。從整個光學工業的經濟效益考慮,發展型料生(shēng)產是當務之急。立足於我國目前光學玻璃生產工藝水平和市(shì)場的實際(jì)需要,應首先搞好二次壓型生產,在完善二次壓型生產中要注(zhù)意解決好備料方法.離型劑、不粘玻(bō)璃的瓷盒材料(liào)和實現機械f{二自(zì)動化等兒個主要工(gōng)藝技術問題,直接液態壓型較(jiào)二次壓型(xíng)有替明顯地(dì)技術經濟效果(guǒ),是今後光學玻璃生產的必由(yóu)之路。但從我國當前光學工業的(de)實際需要出發同時參考國際上光學(xué)玻璃生產工藝的發展趨勢,我國發展直接液態壓型要特別注意發(fā)展多品種、多規格小(xiǎo)批量的直接壓型,而要解決好(hǎo)小批量的直接光學玻璃壓型(xíng)就需(xū)首先解決小批(pī)量光學玻(bō)璃的熔煉技術,發展與(yǔ)之(zhī)相適應的光學玻璃熔煉池爐。在發展完善二(èr)次壓型、直接液態壓型的同時,應積極開展精密壓型的研(yán)究試驗,以使我國光學玻璃壓型技術早日趕上世界先進水平。