光学玻璃的成形7C-4

②防辐照光学玻璃。对高能辐照有较大的吸收 能力，有高铅玻璃和CaO-B2O3系统玻璃，前者 可防止γ 射线和X射线辐照，后者可吸收慢中 子和热中子，主要用于核工业、医学领域等作 为屏蔽和窥视窗口材料。③耐辐照光学玻璃。 在一定的γ 射线、X射线辐照下，可见区透过 率变化较少，品种和牌号与无色光学玻璃相同， 用于制造高能辐照下的光学仪器和窥视窗口。 ④有色光学玻璃。又称滤光玻璃。对紫外、可 见、红外区特定波长有选择吸收和透过性能， 按光谱特性分为选择性吸收型、截止型和中性 灰3类；按着色机理分为离子着色、金属胶体 着色和硫硒化物着色3类，主要用于制造滤光 器。
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高精度压制成形工艺及设备
镜片生产一直是压制后研磨抛光，再成形。 以下为其三种方法：
粘土坩埚 白金坩埚 白金熔窑连熔线 （不连续生产） （不连续生产） 成形为窄条 直接压制 （玻璃块工艺） （铸造工艺） 状 制坩埚 120天 坩埚预热 5天 烧成 1天 熔融 1天 冷却 7天 破碎 1天 熔融 冷却 切断 研磨 0.5天 7天 0.5天 3天 熔融 成型 退火 1天 熔融 (无研磨） 2天 压制 退火
具上→第一面精磨→第一面细磨→抛光
→洗净→固定于胎具上→第二面精磨→
第二面细磨→抛光→洗净→取出→洗净
→镀膜
三直：直接电熔化，直接压型，直接精密退火
模压成形： 玻璃熔融→料滴（块）→加热成形→退 火→洗净→镀膜 ↑ 成型模制备
方法 a b c 直接压制 二次压制 高精度压制
粘度/泊 102～103 105 108～1012
光学玻璃精密退火炉应具备的特点
1 炉内温度分布的高度均匀性。对于尺寸为 150mm以下的一般玻璃毛坯的退火，退火炉内温 度差不应超多1～5℃ 。 2炉温控制的高度稳定性及降温的直线性。 3 炉内温度分布的对称性和中心与边缘部分的温 度差的减小。降温过程中沿直径方向存在的温差， 使降温后的玻璃产生残余径向应力及残余切向应 力，使边缘部分的应力增大而出现边缘效应。大 块玻璃毛坯边缘应力的大小及其分布的对称性是 衡量玻璃退火质量的主要标志之一。
（无研磨）
粘土坩埚 （不连续生产） （玻璃块工艺）
选块 3天 成型 5天 研磨 3天 材料检查 1天 切断 1天 压制退火 21天 制品检验 1天 总天数 170天 玻 璃 利 用 率 40%
白金坩埚 白金熔窑连熔线 （不连续生产） 成形为窄条状 直接压制 （铸造工艺）
材料检查 1天 切断 1天 压制退火21天 制品检验 1天 总天数 34天 玻 璃 利 用 率 70% 材料检查 1天 切断 1天 压制退火21天 制品检验 1天 总天数 25天 玻 璃 利 用 率 90% 制品检验 1天 生产天数 3天 玻璃利用 率 90%
0 光学玻璃的成分
光学玻璃是用高纯度硅、硼、钠、钾、 锌、铅、镁、钙、钡等的氧化物按特定 配方混合,在白金坩埚中高温融化,用超声 波搅拌均匀,去气泡；然后经常时间缓慢 地降温，以免玻璃块产生内应力。冷却 后的玻璃块，必须经过光学仪器测量， 检验纯度、透明度、均匀度、折射率和 色散率是否合规格。合格的玻璃块经过 加热锻压，成光学透镜毛胚。
模具温度 /℃ 300～400 300～400 500～650
时间/s 2～3 4～5 ＞20
压力 /MPa 0.15 0.3 8
a法玻璃温度1000～1200℃，模具300～ 400℃，压制中玻璃外表面300～400℃， 而内部1000℃，压制后因冷却收缩变形。
高精度压制原理：
一般玻璃镜头形状精度为1/10mm，金属材 料达1/100mm。 “尽可能降低料块温度同时尽可能提高模 具的温度”，可提高玻璃镜头压制精度。 ① 玻璃与模具温度一致； ② 108～1012泊粘度范围内高压压制； ③ 20s以上时间的压制。 上述可保证玻璃温度一致，且无收缩变形。
1 光学玻璃概述
光学玻璃 optical glass 通过折射、反射、透过方式传递光线或通过吸 收改变光的强度或光谱分布的一种无机玻璃态 材料。具有稳定的光学性质和高度光学均匀性。 按光学特性分为：①无色光学玻璃。对光学常 数有特定要求，具有可见区高透过、无选择吸 收着色等特点。按阿贝数大小分为冕类和火石 类玻璃，各类又按折射率高低分为若干种，并 按折射率大小依次排列。多用作望远镜、显微 镜、照相机等的透镜、棱镜、反射镜等。
光学玻璃精密退火炉所用炉窑一般为绝热良好、 热容量较大、自动控制的电热炉，以保证温度 均匀及适应光学玻璃多品种生产的持点。炉于 的有效容积一般不超过2—4立方米。 为了保证炉内温度分布的高度均匀性，精密 退火炉在构造上采用以下形式。惰性精密退火 炉；分区加热；炉内保温夹层的使用。
2、作业 1、请论述压延法可生产哪些玻璃产品？ 简述有哪些方法或工艺？ 2、玻璃管的成形有哪些方法？并简单说 明这些方法及对玻璃液粘度的要求？ 3、高精度压制光学玻璃镜头的原理是什 么？
精密模具压制玻璃设备
对模且的均匀加热为设 备的重要性能。利用红 外灯加热可以实现这一 点，而且可以对大直径 的合全模具均匀加热； 对应玻璃的种类不同设 备的最高加热温度应不 低于800℃；通入N2气 流量应可以调节，从而 对冷却速度加以控制。
退火工艺及设备
精密退火 消除应力，达到光学均匀性。 尺寸确定。
精密压制技术是多学科的复合技术，一 般有如下几个方面：新型模具材料；超 精密模具加工技术；适宜精密压制工艺 的玻璃；预成形技术；精密成形(模具结 构、压机、压制工艺条件)；非球面形状 的检测技术；非球面镜头的光学设计。
玻璃的雏形制备应满足如下条件：在等 温压制之前应具备平滑清洁表面；具备 适当的几何形状(与压制模具内腔形状接 近的形状)；具有适宜的体积。这此雏形 可以是球状、半球状、圆片状等形状， 冷硬时经过研磨或者在热态下成形均可。
直接压制：玻璃利用率，40%～90%，成 本↓↓。
生产天数，170天→3天，生产效率↑ ↑。
光学玻璃折射率的均质度为10-6 级（偏差 值）。一般白金坩埚连续熔融线可达10-4 级，直接压制达10-6级。
前二者工艺均有研磨，而后两者无研磨， 高精度压制。
研磨冷加工： 玻璃熔融→坯体成形→退火→第一面粗 加工→第二面粗加工→洗净→固定于胎
模具材料与模具加工
要求模具材料无气孔可以研磨出平滑的 光学镜面；高温下耐氧化而且其材料结 构不变化可以保持表面的原状态；与玻 璃不粘连、不反应、脱模性好；在高温 保持高强度、高硬度。 模具材料一般采 用超硬合金作为模具材料，在与玻璃接 触的表面镀覆一层或几层陶瓷材料膜。 其材质各公司不尽相同。
模具的加工采用高刚性、高于0.01分辨 率的精密加工机床(专用的非球面加工)。 其加工的过程如图8－15所示。合金模具 采用金刚石磨轮研磨，待研磨加工完成 后镀上陶瓷膜。图8－16为镀膜后的精磨 加工过程。
7.5 光学玻璃的成形设备
郭宏伟
内容提要
1 光学玻璃概述 2 光学玻璃的生产工艺 3 光学玻璃的退火工艺 及设备 2.1 高精度压制光学玻 璃生产工艺及设备
0 简史
最初用于制造镜头的玻璃，就是普通窗户玻璃 或酒瓶上的疙瘩，形状类似“冠”，皇冠玻璃 或冕牌玻璃的名称由此而来。那时候的玻璃极 不均匀，多泡沫。除了冕牌玻璃外还有另一种 含铅量较多的燧石玻璃。 1790年左右法国人 皮而· · 路易 均纳德发现搅拌玻璃酱可以制造质 地均匀的玻璃。 1884年卡尔· 蔡斯厂的恩斯 特· 阿贝和奥托•肖特（Otto Schott）在耶拿创 建肖特玻璃厂（Schott Glaswerke AG ），在 几年内研制了几十种光学玻璃，其中以高折射 率的钡质冕牌玻璃的发明为肖特玻璃厂的重要 成就。
⑤紫外和红外光学玻璃。在紫外或红外波段具 有特定的光学常数和高透过率，用作紫外、红 外光学仪器或用作窗口材料。⑥光学石英玻璃。 以二氧化硅ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ主要成分，具有耐高温、膨胀系 数低、机械强度高、化学性能好等特点，用于 制造对各种波段透过有特殊要求的棱镜、透镜、 窗口和反射镜等。此外，还有用于大规模集成 电路制造的光掩膜板、液晶显示器面板、影像 光盘盘基薄板玻璃；光沿着磁力线方向通过玻 璃时偏振面发生旋转的磁光玻璃；光按一定方 向通过传输超声波的玻璃时，发生光的衍射、 反射、汇聚或光频移的声光玻璃等。