一種光學玻璃的成型裝置及其生產工藝的制作方法
【專利摘要】本發明的名稱為一種光學玻璃的成型裝置及其生產工藝。屬于光學玻璃熔制成【技術領域】。它主要是解決現有大口徑光學玻璃條料成型質量差、易產生表面條紋和析晶的問題。它的主要特征是：包括底模、頂模、加熱裝置、底模冷卻通道、頂模冷卻通道、第一測溫熱電偶和第二測溫熱電偶；所述頂模為U型槽，底模為平面底板，頂模與底模安裝在一起形成玻璃成型腔體；所述頂模冷卻通道、第二測溫熱電偶設置在頂模的上壁內；所述底模冷卻通道設置在底模的板內；所述加熱裝置、第一測溫熱電偶設置在頂模下方的U型槽內。本發明解決了光學玻璃條料成型差，厚度不一致，易出現表面條紋和析晶的問題，尤其是對低粘度、易析晶的鑭系光學玻璃具有顯著效果。
【專利說明】一種光學玻璃的成型裝置及其生產工藝
【技術領域】
[0001]本發明屬于光學玻璃熔制成型【技術領域】。具體涉及一種光學玻璃條料的成型裝置及其生產方法，特別是涉及生產鑭系光學玻璃條料成型厚度超過40_的成型裝置及其生產方法。
【背景技術】
[0002]在光學玻璃熔制成型領域中，條料成型工藝是一種主要的成型工藝。光學玻璃在熔融狀態下，經模具自然成型或拍壓成型并切成一定尺寸的光學玻璃條料，玻璃條料的成型裝置一般由底模、側模和堵頭組成。由于玻璃液具有隨著溫度的降低而快速凝固的特性，因此用這種方式生產的光學玻璃條料具有較大的圓角(簡稱R角)，如圖5所示。R角為光學玻璃在成型過程中，在粘性玻璃液的表面張力作用下，在成型邊緣產生的。尤其是生產厚度超過40_條料時，由于成型時間長，玻璃的R角更大，產品在下一道工序切磨過程中，R角部分的玻璃就不符合使用要求，料廢很大，而且在加工過程中費工費料，加工成本高。在早期的光學玻璃生產中，曾試圖依靠拍壓成型技術來解決這一難題，在成型過程的可塑階段，依靠外力持續對玻璃表面進行拍壓，以取得成型質量較好的光學玻璃。這種成型方式在傳統大粘度的光學玻 璃中取得了較好的成效。
[0003]近年來，隨著鑭系光學玻璃的發展，鑭系光學玻璃的生產量也逐步增大，且生產的條料規格尺寸在厚度、寬度方面也逐漸增大。由于鑭系玻璃具有粘度小、易析晶的特性，在生產大規格鑭系光學玻璃的過程中，由于玻璃散熱慢，表面溫度高，玻璃條料容易產生表面條紋。其次，受生產環境中雜質的影響，還容易在玻璃表面出現析晶，影響產品質量。因此在鑭系玻璃的生產過程中，這種靠外力拍壓的成型方式也沒能在鑭系光學玻璃的成型過程中得到推廣。
[0004]專利文獻CN 101186428A提供了一種光學玻璃成型裝置，如圖1所示，該裝置由底模、側模和堵頭組成，并且在側模上設置有火焰加熱裝置，可以通過對玻璃液表面的加熱方式來減緩玻璃液的凝固，從而達到生產大規格玻璃條料的目的。這種生產方式可以較好地解決生產普通光學玻璃的大規格條料，對條料的R角也有一定的改善作用，但是在生產鑭系光學玻璃條料時，由于鑭系玻璃具有粘度小、易析晶的特性，所以在火焰加熱時，玻璃表面收到火焰的加熱容易出現成型條紋，而且受燃燒雜質的誘導，玻璃表面容易出現析晶。顯然，這種成型裝置不適用于生產大規格鑭系玻璃條料。
[0005]專利文獻200610022703.X提供了一種氟磷酸鹽玻璃的成型裝置，如圖2所示，該裝置所述模具由底模、側模和擋塊構成，并且在模具上設置有冷卻蓋板，在冷卻蓋板上設置有通氣孔。該發明給玻璃表面進行通氣冷卻，解決了氟磷酸鹽玻璃在成型過程中因玻璃表面揮發而造成的面部成型條紋。但是對玻璃的成型質量沒有改善，而且在冷卻過程中增大了玻璃液的表面粘度，使玻璃的成型R角更大。
[0006]以上兩個專利通過模具表面的加熱或冷卻，分別改善了光學玻璃條料在成型過程中的R角和面部條紋問題，但都只是片面的改善，每項發明只能解決面部條紋和R角兩個成型問題中的一項，玻璃成型后的整體質量并沒有得到改善。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于設計出一種能穩定生產R角小，成型質量高的成型裝置及生產方法，并能有效地解決鑭系光學玻璃條料易析晶地難題。
[0008]本發明光學玻璃成型裝置的技術解決方案是:一種光學玻璃的成型裝置，包括底模，其特征在于:還包括頂模、加熱裝置、底模冷卻通道、頂模冷卻通道、第一測溫熱電偶和第二測溫熱電偶；所述頂模為U型槽，底模為平面底板，頂模與底模安裝在一起形成玻璃成型腔體；所述頂模冷卻通道、第二測溫熱電偶設置在頂模的上壁內；所述底模冷卻通道設置在底模的板內；所述加熱裝置、第一測溫熱電偶設置在頂模下方的U型槽內。
[0009]本發明光學玻璃成型裝置的技術解決方案中所述U型槽的槽寬為100~200_，槽高為40~80mm。
[0010]本發明光學玻璃成型裝置的技術解決方案中所述加熱裝置為管狀加熱器。
[0011]本發明光學玻璃成型裝置的技術解決方案中所述管狀加熱器為直徑為Φ8~Φ 12mm、長度為80~150mm的不銹鋼管狀加熱器。
[0012]本發明光學玻璃成型裝置的技術解決方案中所述頂模的前端削出50~IOOmm長的斜面。
[0013]本發明光學玻璃成型裝置的技術解決方案中所述頂模冷卻通道的直徑為Φ8~Φ12_、長度為100~200mm,頂模冷卻通道按玻璃條料的拉制方向對稱分布,兩側頂模冷卻通道的間距為玻璃條料寬度的1/3~2/3。
[0014]本發明光學玻璃成型裝置的技術解決方案中所述底模、頂模的材質為鋁青銅或者模具鋼材料。
[0015]本發明光學玻璃成型生產工藝的技術解決方案是:一種光學玻璃成型生產工藝，其特征在于包括以下工藝步驟:
(I)、將壁內設有頂模冷卻通道及第二測溫熱電偶的U型槽頂模，與板內設有冷卻通道的底模安裝在一起形成玻璃成型腔體，并在頂模下方安裝加熱裝置、第一測溫熱電偶，最后使底模成傾斜狀，并使入口置于漏料管端口之下；
⑵、給加熱裝置通電，使玻璃成型腔體入口處溫度達到光學玻璃轉變溫度的-150~+50°C溫度范圍內；
⑶、將高溫玻璃液從漏料管流出，玻璃液的厚度逐步增加，直至玻璃液在冷卻通道的區域填滿模具腔體，至玻璃條料走出模具腔體后，開始向冷卻通道通入冷卻介質，控制使第二測溫熱電偶處溫度達到光學玻璃轉變溫度的-150~+50°C的溫度范圍內；
⑷、玻璃條料在自身重力和徐冷爐網帶的牽引作用下，以和玻璃出料量匹配的速度走出模具腔體進入徐冷爐。
[0016]本本發明光學玻璃成型生產工藝優選的技術解決方案是:一種光學玻璃成型生產工藝，其特征在于包括以下工藝步驟:
⑴、將槽寬為100~200mm、槽高為40~80mm、壁內設有頂模冷卻通道及第一測溫熱電偶的U型槽頂模，與板內設有冷卻通道的底模安裝在一起形成玻璃成型腔體，頂模的前端削出50~IOOmm長的斜面，并在頂模下方安裝管狀加熱器、第一測溫熱電偶，頂模冷卻通道的直徑為Φ8~Φ12_、長度為100~200_，頂模冷卻通道按玻璃條料的拉制方向對稱分布，兩側頂模冷卻通道的間距為玻璃條料寬度的1/3~2/3，最后使底模成5°~20°傾斜狀，并使入口置于漏料管端口之下；
⑵、給管狀加熱器通電，使玻璃成型腔體入口處溫度達到光學玻璃轉變溫度的-150~+50°C的溫度范圍內；
⑶、將高溫玻璃液從漏料管流出，玻璃液的厚度逐步增加，直至玻璃液在冷卻通道的區域填滿模具腔體，至玻璃條料走出模具腔體后，開始向冷卻通道通入冷卻介質，控制使第二測溫熱電偶處溫度達到光學玻璃轉變溫度的-150~+50°C的溫度范圍內；
⑷、玻璃條料在自身重力和徐冷爐網帶的牽引作用下，以和玻璃出料量匹配的速度走出模具腔體進入徐冷爐。
[0017]該裝置在成型過程中，玻璃液從漏料管流出后，進入傾斜安裝的模具腔體，并且在模具腔體中逐漸變厚，最終在頂模冷卻裝置的區域填滿整個模具腔體。由于高溫玻璃的可塑性，玻璃液在模具腔體的壓力下形成四方的玻璃條料，通過頂模冷卻裝置的冷卻后，玻璃條料的表面被迅速固化定型，從而得到R角很小的光學玻璃條料，玻璃的成型質量得到大幅提高。其次，由于玻璃液表面被迅速冷卻固化，也避免了玻璃表面條紋和析晶的產生。
[0018]本發明的優越性:
1.成型裝置采用腔體斜拉式成型方式，在腔體的壓力下可以得到四方的光學玻璃條料，大大提高了玻璃條料的成型質量； 2.成型裝置的頂模設置有冷卻裝置，可以使玻璃液表面快速冷卻固化，避免了玻璃液表面條紋和析晶的廣生，提聞了玻璃條料的質量；
3.成型裝置的頂模設置有可以自動控溫的加熱裝置，模具的成型溫度控制準確穩定，提高了玻璃條料拉制的穩定性，提高了玻璃調料的良品率；
4.成型裝置采用腔體成型，玻璃條料的厚度具有高度的穩定性和一致性。
[0019]本發明解決了光學玻璃條料成型差，厚度不一致，易出現表面條紋和析晶的問題，尤其是對低粘度、易析晶的鑭系光學玻璃具有顯著效果。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是原有第一種成型裝置的成型堵頭結構示意圖。
[0021]圖2是原有第二種成型裝置的結構示意圖。
[0022]圖3是本發明光學玻璃成型裝置的結構示意圖。
[0023]圖4是圖3的俯視圖。
[0024]圖5是原有的玻璃條料產品的截面示意圖。
[0025]圖6是本發明的玻璃條料產品的截面示意圖。
[0026]圖7是本發明的使用狀態示意圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合附圖對本發明作進一步描述。
[0028]如圖3、圖4、圖7所示。本發明光學玻璃的成型裝置包括底模2、頂模3、加熱裝置
4、底模冷卻通道5、頂模冷卻通道6、第一測溫熱電偶7和第二測溫熱電偶8。頂模3為20~40mm厚，300~600mm長的U型槽，底模2為30~80mm厚，500~800mm長平面底板，頂模
3與底模2安裝在一起形成玻璃成型腔體。U型槽的槽寬(模具腔體寬度)為100~200mm，槽高為40~80mm，可以生產對應腔體尺寸的各種口徑的光學玻璃條料。頂模3的前端削出50~IOOmm長的斜面，便于漏料管的安裝和漏料控制。底模2、頂模3的材質為鋁青銅或者模具鋼材料。頂模冷卻通道6、第二測溫熱電偶8設置在頂模3的上壁內，可以通過調整冷卻介質的流量來達到控制頂模溫度的目的。頂模冷卻通道6的直徑為Φ8~Φ12_、長度為100~200mm,頂模冷卻通道6按玻璃條料的拉制方向對稱分布,兩側頂模冷卻通道6的間距為玻璃條料寬度的1/3~2/3。底模冷卻通道5設置在底模2的板內。加熱裝置4、第一測溫熱電偶7設置在頂模3下方的U型槽內，可以實現自動控溫。加熱裝置4為管狀加熱器，左右各一個，并且對稱分布。管狀加熱器為直徑為Φ8~Φ 12mm、長度為80~150mm的不銹鋼管狀加熱器，使用自動儀表和測溫熱電偶對模具成型區域實現自動控溫。成型裝置在使用時需要安裝在傾斜的模具車上，模具的傾斜角度設置在5°~20°。
[0029]采用本發明成型裝置生產光學玻璃的工藝包括以下工藝步驟:
(1)、將壁內設有頂模冷卻通道6及第一測溫熱電偶7的U型槽頂模3，與板內設有冷卻通道5的底模2安裝在一起形成玻璃成型腔體，并在頂模3下方安裝加熱裝置4、第一測溫熱電偶7，最后使底模2成傾斜狀，并使入口置于漏料管I端口之下；
⑵、給加熱裝置4通電，使玻璃成型腔體入口處溫度達到光學玻璃轉變溫度Tg的-150~+50°C的溫度范圍內；
⑶、將高溫玻璃液從漏料管I流出，玻璃液的厚度逐步增加，直至玻璃液在冷卻通道6的區域填滿模具腔體，至玻璃條料9走出模具腔體后，開始向冷卻通道6通入冷卻介質，控制使第二測溫熱電偶8處溫度達到光學玻璃轉變溫度Tg的-150~+50°C的溫度范圍內；⑷、玻璃條料9在自身重力和徐冷爐網帶的牽引作用下，以和玻璃出料量匹配的速度走出模具腔體進入徐冷爐。
[0030]采用本發明成型裝置生產鑭系光學玻璃的工藝包括以下工藝步驟:
⑴、將槽寬為100~200mm、槽高為40~80mm、壁內設有頂模冷卻通道6及第一測溫熱電偶7的U型槽頂模3，與板內設有冷卻通道5及第二測溫熱電偶8的底模2安裝在一起形成玻璃成型腔體，頂模3的前端削出50~IOOmm長的斜面,并在頂模3下方安裝管狀加熱器、第一測溫熱電偶7,頂模冷卻通道6的直徑為Φ8~Φ12ι?πι、長度為100~200mm,頂模冷卻通道6按玻璃條料的拉制方向對稱分布，兩側頂模冷卻通道6的間距為玻璃條料寬度的1/3~2/3，最后使底模2成5°~20°傾斜狀，并使入口置于漏料管I端口之下；
⑵、給管狀加熱器通電，使玻璃成型腔體入口處溫度達到光學玻璃轉變溫度Tg將高溫玻璃液從漏料管I流出，玻璃液的厚度逐步增加，直至玻璃液在冷卻通道6的區域填滿模具腔體，至玻璃條料9走出模具腔體后，開始向冷卻通道6通入冷卻介質，控制使第二測溫熱電偶8處溫度達到光學玻璃轉變溫度Tg的-150~+50°C的溫度范圍內；
⑷、玻璃條料9在自身重力和徐冷爐網帶的牽引作用下，以和玻璃出料量匹配的速度走出模具腔體進入徐冷爐。
[0031]在玻璃條料9的成型過程中，給管狀加熱器通電，提高模具頂模3前端的溫度，并通過自動儀表控制測溫熱電偶7的溫度，減小玻璃液在堆積變厚程中產生的冷紋。另外，從冷卻通道6通入冷卻風或冷卻水等冷卻介質對模具頂模3經行冷卻，使玻璃液表面迅速冷卻固化，并通過調整冷卻介質的流量讓測溫熱電偶8處于恒定的溫度。通過控制測溫熱電偶7和測溫熱電偶8的溫度，使玻璃條料9的成型質量處于最好的狀態。
[0032]下面具體介紹該成型裝置在成型過程中的使用方法，如圖7所示，在生產某Tg溫度為600°C，IOOmm寬，40mm厚的鑭系玻璃條料時，在玻璃液從漏料管I流出前，管狀加熱器4通電加熱，使第一測溫熱電偶7的溫度達到光學玻璃Tg-150°C~Tg+50°C的溫度范圍內，玻璃液從漏料管I流出后，玻璃液的厚度逐步增加，直至玻璃液在冷卻裝置6的區域填滿模具腔體，等玻璃條料9走出模具腔體后，冷卻裝置6通入冷卻介質進行冷卻，控制冷卻介質的流量使第二測溫熱電偶8的溫度達到光學玻璃轉變溫度Tg的-150~+50°C的溫度范圍內。調整第一測溫熱電偶7的溫度控制玻璃條料9的側部冷紋和平行度，調整第二測溫熱電偶8的溫度控制玻璃條料9的面部冷紋和平行度，調整玻璃條料9的牽引速度控制玻璃液在模具中的堆積程度和填充位置，最終使玻璃條料9的成型質量處于最佳狀態，從而得到R2角很小的光學玻璃條料，玻璃的成型質量得到大幅提高，如圖6所示。
[0033]總之，本發明對于大口徑玻璃條料具有優良的適用性，通過控制第一測溫熱電偶7和第二測溫熱電偶8的溫度，可以得到成型質量高的各種口徑的光學玻璃條料，而且避免了鑭系光學玻璃條料 在成型過程中易出現表面條紋和析晶的問題。
【權利要求】
1.一種光學玻璃的成型裝置，包括底模(2)，其特征在于:還包括頂模(3)、加熱裝置(4)、底模冷卻通道(5)、頂模冷卻通道(6)、第一測溫熱電偶(7)和第二測溫熱電偶(8);所述頂模(3)為U型槽，底模(2)為平面底板，頂模(3)與底模(2)安裝在一起形成玻璃成型腔體；所述頂模冷卻通道(6)、第二測溫熱電偶(8)設置在頂模(3)的上壁內；所述底模冷卻通道(5 )設置在底模(2 )的板內；所述加熱裝置(4)、第一測溫熱電偶(7 )設置在頂模(3 )下方的U型槽內。
2.根據權利要求1所述的一種光學玻璃的成型裝置，其特征在于:所述的U型槽的槽寬為100~20Ctam,槽高為40~80臟。
3.根據權利要求1或2所述的一種光學玻璃的成型裝置，其特征在于:所述的加熱裝置(4)為管狀加熱器，左右各一個，并且對稱分布。
4.根據權利要求3所述的一種光學玻璃的成型裝置，其特征在于:所述的管狀加熱器為直徑為Φ8~Φ 12mm、長度為80~150mm的不銹鋼管狀加熱器。
5.根據權利要求1或2所述的一種光學玻璃的成型裝置，其特征在于:所述的頂模(3)的前端削出50~IOOmm長的斜面。
6.根據權利要求1或2所 述的一種光學玻璃的成型裝置，其特征在于:所述的頂模冷卻通道(6)的直徑為Φ8~Φ 12mm、長度為100~200mm，頂模冷卻通道(6)按玻璃條料的拉制方向對稱分布，兩側頂模冷卻通道(6)的間距為玻璃條料寬度的1/3~2/3。
7.根據權利要求1或2所述的一種光學玻璃的成型裝置，其特征在于:所述的底模(2)、頂模(3)的材質為鋁青銅或者模具鋼材料。
8.一種采用權利要求1所述的成型裝置生產光學玻璃的工藝，其特征在于包括以下工藝步驟: (I)、將壁內設有頂模冷卻通道(6)及第一測溫熱電偶(7)的U型槽頂模(3)，與板內設有冷卻通道(5 )的底模(2 )安裝在一起形成玻璃成型腔體，并在頂模(3 )下方安裝加熱裝置(4)、第一測溫熱電偶(7)，最后使底模(2)成傾斜狀，并使入口置于漏料管I端口之下； ⑵、給加熱裝置(4)通電，使玻璃成型腔體入口處溫度達到光學玻璃轉變溫度(Tg)的-150~+50°C的溫度范圍內； ⑶、將高溫玻璃液從漏料管(I)流出，玻璃液的厚度逐步增加，直至玻璃液在冷卻通道(6)的區域填滿模具腔體，至玻璃條料(9)走出模具腔體后，開始向冷卻通道(6)通入冷卻介質，控制使第二測溫熱電偶(8)處溫度達到光學玻璃轉變溫度(Tg)的-150~+50°C的溫度范圍內； ⑷、玻璃條料(9)在自身重力和徐冷爐網帶的牽引作用下，以和玻璃出料量匹配的速度走出模具腔體進入徐冷爐。
9.一種根據權利要求1所述的成型裝置生產光學玻璃的工藝，其特征在于包括以下工藝步驟: ⑴、將槽寬為100~200mm、槽高為40~80mm、壁內設有頂模冷卻通道(6)及第一測溫熱電偶(7)的U型槽頂模(3)，與板內設有冷卻通道(5)的底模(2)安裝在一起形成玻璃成型腔體，頂模(3)的前端削出50~IOOmm長的斜面，并在頂模(3)下方安裝管狀加熱器、第一測溫熱電偶(7)，頂模冷卻通道(6)的直徑為Φ8~Φ12πιπι、長度為100~200mm，頂模冷卻通道(6)按玻璃條料的拉制方向對稱分布，兩側頂模冷卻通道6的間距為玻璃條料寬度的1/3~2/3，最后使底模(2)成5°~20°傾斜狀，并使入口置于漏料管(I)端口之下；⑵、給管狀加熱器通電，使玻璃成型腔體入口處溫度達到光學玻璃轉變溫度(Tg)的-150~+50°C的溫度范圍內； ⑶、將高溫玻璃液從漏料管(I)流出，玻璃液的厚度逐步增加，直至玻璃液在冷卻通道(6)的區域填滿模具腔體，至玻璃條料(9)走出模具腔體后，開始向冷卻通道(6)通入冷卻介質，控制使第二測溫熱電偶(8)處溫度達到光學玻璃轉變溫度(Tg)的-150~+50°C的溫度范圍內； ⑷、玻璃條料(9)在自身 重力和徐冷爐網帶的牽引作用下，以和玻璃出料量匹配的速度走出模具腔體進入徐冷爐。
【文檔編號】C03B11/06GK103922565SQ201410111699
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月25日 優先權日:2014年3月25日
【發明者】張泰山, 周希光, 冦小勇 申請人:湖北新華光信息材料有限公司