簡析光學(xué)玻璃壓型原理

　　光學(xué)零件毛坯的壓型工藝直接與光學(xué)玻璃熔煉技術(shù)和光學(xué)加工工藝有關(guān)。因此考慮問題時必須把它們當做一個系統(tǒng)總體考慮才對。

　　光學(xué)玻璃發(fā)展以來，玻璃零件毛坯(透鏡、棱鏡)生產(chǎn)一般是將熔制好的玻璃毛坯料，再加熱軟化，裝入金屬模具內(nèi)加壓成大致的外形之后，再通過粗磨、細磨、拋光而制造出來。這種方法國外在70年代出現(xiàn)光學(xué)玻璃連續(xù)熔煉技術(shù)以后已下降做為輔助方法。

　　從70年代開始，光學(xué)玻璃發(fā)達的日本主要工廠在光學(xué)玻璃生產(chǎn)中已采用最先進的生產(chǎn)工藝…三直生產(chǎn)工藝(三D)，即直接通電熔化、直接壓型、直接精密退火，其中直接成型即連續(xù)熔煉或單坩堝漏料的滴料成型方法，國外又習慣稱“一次壓型”。這種先進的壓型工藝是將玻璃液直接壓制成光學(xué)毛坯，這樣大大簡化過去二次壓型的生產(chǎn)工藝，節(jié)省人力、設(shè)備、降低能耗、提高原材料利用率。日本的保谷公司光學(xué)玻璃三直生產(chǎn)線，把用粘土坩堝爐古典方法需要170日、用鉑金坩堝澆注方法需要34日的生產(chǎn)周期縮短到了3日的生產(chǎn)周期。成品率從古典法最高的40％的水平提高到90％以上的水平。

　　光學(xué)玻璃壓型也叫做無研磨壓型，是指壓型制得的光學(xué)元件不需要研磨、拋光、磨邊、對中心等光學(xué)加工，直接裝配到光學(xué)儀器上去。這種光學(xué)玻璃壓型件對表面光潔度和尺寸精度要求相當?shù)母?，通常以光學(xué)塊規(guī)對光學(xué)元件的表面光潔度和尺寸精度進行測量，以產(chǎn)生的干涉條紋數(shù)衡量其質(zhì)量，對用于照相機系統(tǒng)的透鏡來講通常要求通過透鏡半徑的牛頓環(huán)數(shù)應(yīng)少于6個，通過兩個互相垂直半徑的牛頓環(huán)數(shù)的差要少于3個，兩種牛頓環(huán)的個數(shù)越少，則鏡頭的質(zhì)量越高。

　　精密壓型法是把加熱軟化了的玻璃放到用惰性氣體(如氮氣2保護的模具中去，這種模具的內(nèi)表面要有高的表面光潔度和高的尺寸精度；附著于內(nèi)表面的材料要有高的硬度，好的抗氧化性能，好的熱傳導(dǎo)性，在高溫下不與玻璃發(fā)生粘結(jié)，有好的沖擊強度和抗析強度，不透過氣體，水蒸汽及液體。滿足上述要求的材料有玻璃碳、碳化硅和氮化硅。但玻璃碳比起后兩者組織松散易氧化，易擦傷，彈性模量小。抗沖擊和抗析強度小，熱傳導(dǎo)性能差。

從國外專利報導(dǎo)來看70年代初期成型模內(nèi)表面采用了玻璃碳，而70年代中期發(fā)表的專利則改用碳化硅或氮化硅了。把這兩種材料附著于模具內(nèi)表面的方法有(1)熱壓，(2)離子濺襯法，(3)氣相沉積法。其固著層的厚度至少為lOptm。這種模具的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，玻璃壓型完了之后，不能立即脫模，需使玻璃溫度降到轉(zhuǎn)變溫度以下再脫模。

精密壓型可以壓制球面、非球面及其它復(fù)雜形狀的光學(xué)零件，壓型效率高，壓型質(zhì)量好。80年代中期在光學(xué)玻璃生產(chǎn)中采用模壓一次成型加工二玻璃精密透鏡的面型精度達Y／10，厚度和直徑公差達10UM，楔角小于10－3毫弧度，雙折射每CM小于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(xué)玻璃生產(chǎn)經(jīng)歷了塊料一二次壓型型料一直接液態(tài)壓型型料的發(fā)展過程，正向著精密壓型發(fā)展。而我國目前光學(xué)玻璃生產(chǎn)主要供貨形式依然是塊料。從整個光學(xué)工業(yè)的經(jīng)濟效益考慮，發(fā)展型料生產(chǎn)是當務(wù)之急。立足于我國目前光學(xué)玻璃生產(chǎn)工藝水平和市場的實際需要，應(yīng)首先搞好二次壓型生產(chǎn)，在完善二次壓型生產(chǎn)中要注意解決好備料方法．離型劑、不粘玻璃的瓷盒材料和實現(xiàn)機械f{二自動化等兒個主要工藝技術(shù)問題，直接液態(tài)壓型較二次壓型有替明顯地技術(shù)經(jīng)濟效果，是今后光學(xué)玻璃生產(chǎn)的必由之路。

從我國當前光學(xué)工業(yè)的實際需要出發(fā)同時參考國際上光學(xué)玻璃生產(chǎn)工藝的發(fā)展趨勢，我國發(fā)展直接液態(tài)壓型要特別注意發(fā)展多品種、多規(guī)格小批量的直接壓型，而要解決好小批量的直接光學(xué)玻璃壓型就需首先解決小批量光學(xué)玻璃的熔煉技術(shù)，發(fā)展與之相適應(yīng)的光學(xué)玻璃熔煉池爐。在發(fā)展完善二次壓型、直接液態(tài)壓型的同時，應(yīng)積極開展精密壓型的研究試驗，以使我國光學(xué)玻璃壓型技術(shù)早日趕上世界先進水平。