CN104150761A - 直径150mm光纤锥锥体成型装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种直径150mm光纤锥锥体成型装置及方法。该装置的加热炉壳体中部设置有高温区,该高温区两侧对称地设置有中温区;加热炉外侧两端依次设置有隔离区和冷却区。该方法是将直径150--155毫米,长度170—180毫米的光纤毛坯安装在拉制卡头上,采用程序升、降温,双向施力形成锥体。直径150毫米光纤锥毛坯直径和长度差小,在加热拉制时,由于热传导的作用极易引起两端变形。本发明主要通过高温区程序控温,以及中温区程序控温和水冷循环系统的配合,确保拉制时毛坯两端不变形,降温时毛坯两端不炸裂。
Description
技术领域
本发明涉及直径150毫米光纤锥锥体的拉制成型装置和方法。
背景技术
光纤锥是一种光学纤维传像器件,是由大量光学纤维排列、融压、拉锥成型的可传递二维图像的光学元件。光纤锥中每根光学纤维都是锥形的,且具有很好的光学绝缘性,因此每根光学纤维能够独立传光,而不受临近其它光学纤维的影响,光纤锥做为耦合传像器件具有高分辨率、无畸变、传光效能高等特点、同时由于具有放大和缩小图像的作用,可获得短的物像距离,运用在光电仪器中具有重量轻、便于携带、光学和机械性能稳定等优越性。 随着信息技术的发展,光纤锥与CCD的耦合可以用于仿真机器人的视觉系统,高能射线的探测、摄影和记录,在军事、航天、科研、医疗、工业等领域起着越来越重要的作用。
目前基本实现了中小口径,即直径50毫米以下光锥的量产。大口径光锥体积大,在加热冷却制造的过程中,玻璃体积变化较大,内外加热不均匀,锥体成型困难,同时非常容易炸裂,制造难度大。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种直径150mm光纤锥锥体成型装置,该装置能够避免毛坯两端变形。
一种直径150mm光纤锥锥体成型装置,包括加热炉,所述的加热炉包括壳体,壳体内部沿轴向形成炉孔, 加热炉壳体中部设置有高温区,该高温区两侧对称地设置有中温区;加热炉外侧两端依次设置有隔离区和冷却区;高温区设有加热带,加热带包括由铁铬电加热丝绕成直径18-19mm的螺旋带6和固定该螺旋带的宽度为35-36mm的凹型瓷环;中温区设有控温加热装置;隔离区设有石棉隔离套,冷却区设有水冷循环装置。
由于150mm光纤锥是在十分有限的长度上形成较大的锥体,需要中部高温区的既有足够的热能使毛坯加热区域软化,又要使中部高温区尽量的窄避免毛坯两端变形,本发明的加热带可以满足以上要求。此外,本发明在拉制毛坯两端设置两套系统,一套是中温区的控温加热系统,另一套是水冷循环系统,两套系统的联合使用确保拉制时毛坯两端不变形,降温时毛坯两端不炸裂。
本发明还提供一种利用以上装置的直径150mm光纤锥锥体成型方法,该方法是将直径150--155毫米,长度170—180毫米的光纤毛坯安装在拉制卡头上,采用程序升、降温,双向施力形成锥体;
具体过程如下:高温区从室温经过16小时升到650℃,在650℃保温2小时,再经过4小时升到800℃,在800℃保温4小时,再经过5小时升到850℃,在850℃保温5小时,再经过6小时升到910℃—920℃,此时向拉制卡头加力180公斤,此后每10分钟加180公斤,直到2520公斤为止,整个拉制过程需持续12—15个小时;拉制后完成即刻卸掉拉力,高温区开始降温,降温速率分别是:40分钟降到810℃,2小时由810℃降到650℃,再用2小时由650℃降到600℃,在600℃保温2小时,接着用96小时由600℃降到200℃,72小时由200℃降到室温;高温区对毛坯开始升温加热时,同时启动中温区控温加热装置,用15小时升温到300℃,毛坯两端温度超过300℃时,启动冷却区冷却区水冷循环装置,使毛坯两端温度保持在300±5℃,一直到拉制结束; 然后,高温区开始降温,中温区的控温加热装置开始升温,用5小时升温到600℃,保温1小时,开始降温,用160小时降至室温。
常规的光锥拉制体积小,毛坯能保证足够的长,在拉制时,毛坯两端的温度控制主要是防止炸裂。直径150毫米光纤锥毛坯直径和长度差小,在加热拉制时,由于热传导的作用极易引起两端变形。本发明所述的方法主要通过高温区程序控温,以及中温区程序控温和水冷循环系统的配合,确保拉制时毛坯两端不变形,降温时毛坯两端不炸裂。
附图说明
图1是本发明所述的直径150mm光纤锥锥体成型装置。
图2是加热带示意图。
图3是光纤毛坯示意图。
图4是中温区的控温加热装置。
图中,1-拉制卡头,2-高温区,3-中温区,4-隔离区,5-冷却区,6-螺旋带,7-凹形瓷环,8-加热套,9-加热丝,10-光纤毛坯。
具体实施方式
以下结合附图对本发明要求保护的直径150mm光纤锥锥体成型装置和方法作进一步清楚、完整的说明。
图1是直径150mm光纤锥锥体成型装置的结构示意图。加热炉和拉制机配套使用,加热炉安装在拉制机的机座上。拉制机采用的是现有产品,其结构不再赘述。加热炉包括壳体,壳体内部沿轴向形成炉孔,光纤毛坯10(图3)安装在拉制机的两个拉制卡头1之间并放置于加热炉的炉孔内。
如图1所示,加热炉壳体中部设置有高温区2,该高温区2两侧对称地设置有中温区3;加热炉外侧两端依次设置有隔离区4和冷却区5。
如图2所示,高温区2设有加热带,加热带包括由铁铬电加热丝绕成直径18-19mm的螺旋带6和固定该螺旋带的宽度为35-36mm的凹型瓷环7,螺旋带6嵌入凹型瓷环7圆周面上的凹槽内,安装好的光纤毛坯中部在凹形瓷环的纵向截面上。加热带可保证既有足够的热能使毛坯加热区域软化,又能使中部高温区尽量的窄避免毛坯两端变形。
如图4所示,中温区设有控温加热装置,控温加热装置包括加热套8和设置在加热套8外侧的加热丝9,加热丝9与公知的控温装置连接。
如图1所示,隔离区设有石棉隔离套,石棉隔离套的直径与拉制卡头1外径相近,两端的拉制卡头1的外表面分别与石棉隔离套的内侧面连接,目的是阻挡热量外泄。
冷却区设有水冷循环装置,配合中温区的控温加热装置使毛坯两端温度维持在300℃左右。
直径150mm光纤锥锥体成型方法,是将直径150--155毫米,长度170—180毫米的光纤毛坯安装在拉制卡头1上,采用程序升、降温,双向施力形成大端直径与小端直径比最大为4:1的锥体。
具体过程如下:高温区2从室温经过16小时升到650℃,在650℃保温2小时,再经过4小时升到800℃,在800℃保温4小时,再经过5小时升到850℃,在850℃保温5小时,再经过6小时升到910℃—920℃,此时向拉制卡头加力180公斤开始拉制,此后每10分钟加180公斤,直到2520公斤为止,整个拉制过程需持续12—15个小时。拉制后完成即刻卸掉拉力,高温区2开始降温,降温速率分别是:40分钟降到810℃,2小时由810℃降到650℃,再用2小时由650℃降到600℃,在600℃保温2小时,接着用96小时由600℃降到200℃,72小时由200℃降到室温。高温区对毛坯开始升温加热时,同时启动中温区3控温加热装置,用15小时升温到300℃,保温,随着升温拉制时间的延长,温度向中心传播的同时,也向毛坯两端传播,由于毛坯长度受限,毛坯两端温度就会超过300℃。毛坯两端温度超过300℃时,启动冷却区5冷却区水冷循环装置,使毛坯两端温度保持在300±5℃,一直到拉制结束,关闭水冷循环装置, 然后,高温区2开始降温,中温区3的控温加热装置开始升温,用5小时升温到600℃,保温1小时,开始降温,用160小时降至室温,这样毛坯两端既不发生炸裂也不发生变形。
Claims (2)
1.一种直径150mm光纤锥锥体成型装置,包括加热炉,所述的加热炉包括壳体,壳体内部沿轴向形成炉孔,其特征在于:
加热炉壳体中部设置有高温区(2),该高温区(2)两侧对称地设置有中温区(3);加热炉外侧两端依次设置有隔离区(4)和冷却区(5);高温区(2)设有加热带,加热带包括由铁铬电加热丝绕成直径18-19mm的螺旋带(6)和固定该螺旋带的宽度为35-36mm的凹型瓷环(7);中温区(3)设有控温加热装置;隔离区(4)设有石棉隔离套,冷却区(5)设有水冷循环装置。
2. 一种直径150mm光纤锥锥体成型方法,其特征在于:是将直径150--155毫米,长度170—180毫米的光纤毛坯安装在拉制卡头(1)上,采用程序升、降温,双向施力形成锥体;
具体过程如下:高温区(2)从室温经过16小时升到650℃,在650℃保温2小时,再经过4小时升到800℃,在800℃保温4小时,再经过5小时升到850℃,在850℃保温5小时,再经过6小时升到910℃—920℃,此时向拉制卡头(1)加力180公斤开始拉制,此后每10分钟加180公斤,直到2520公斤为止,整个拉制过程需持续12—15个小时;拉制后完成即刻卸掉拉力,高温区(2)开始降温,降温速率分别是:40分钟降到810℃,2小时由810℃降到650℃,再用2小时由650℃降到600℃,在600℃保温2小时,接着用96小时由600℃降到200℃,72小时由200℃降到室温;高温区(2)对毛坯开始升温加热时,同时启动中温区(3)控温加热装置,用15小时升温到300℃,毛坯两端温度超过300℃时,启动冷却区(5)冷却区水冷循环装置,使毛坯两端温度保持在300±5℃,一直到拉制结束; 然后,高温区(2)开始降温,中温区(3)的控温加热装置开始升温,用5小时升温到600℃,保温1小时,开始降温,用160小时降至室温。
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