CN104310755A - 一种硫系玻璃非球面透镜成形方法 - Google Patents

一种硫系玻璃非球面透镜成形方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104310755A
CN104310755A CN201410392180.2A CN201410392180A CN104310755A CN 104310755 A CN104310755 A CN 104310755A CN 201410392180 A CN201410392180 A CN 201410392180A CN 104310755 A CN104310755 A CN 104310755A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chalcogenide glass
temperature
spherical lens
manufacturing process
glass non
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410392180.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104310755B (zh
Inventor
范玉峰
张国伟
戴世勋
Original Assignee
NINGBO DINGCHUANG INFRARED PRECISION OPTICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NINGBO DINGCHUANG INFRARED PRECISION OPTICAL TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical NINGBO DINGCHUANG INFRARED PRECISION OPTICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201410392180.2A priority Critical patent/CN104310755B/zh
Publication of CN104310755A publication Critical patent/CN104310755A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104310755B publication Critical patent/CN104310755B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B11/00—Pressing molten glass or performed glass reheated to equivalent low viscosity without blowing
    • C03B11/06—Construction of plunger or mould
    • C03B11/08—Construction of plunger or mould for making solid articles, e.g. lenses
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B2215/00—Press-moulding glass
    • C03B2215/40—Product characteristics
    • C03B2215/46—Lenses, e.g. bi-convex
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
    • Y02P40/57—Improving the yield, e-g- reduction of reject rates

Abstract

本发明公开了硫系玻璃非球面透镜成形方法：a.硫系玻璃预成形件在预热装置中经三次加热，从室温加热到温度T1，温度T1在材料的屈服温度At附近；b.上下模在加热元件作用下，保持在温度T2，温度T2在材料的转化温度Tg以下5-10℃；将温度为T1的硫系玻璃预成形件转到上模和下模形成的模压腔中，并保持预成形件在材料的屈服温度At附近，同时上模和下模施加压力P1且维持时间t1，将预成形件模压成硫系玻璃非球面透镜；c.保持压力P1，并维持时间t2，将成形模具和硫系玻璃非球面透镜的温度降到温度T3；d.将硫系玻璃非球面透镜转移冷却槽，经三次降温，将硫系玻璃非球面透镜从温度T3冷却到室温并取出；e.将硫系玻璃非球面透镜放入回火设备，经过12-36h回火。

Description

一种硫系玻璃非球面透镜成形方法
技术领域
本发明属于透镜制造技术领域，涉及一种用于硫系玻璃非球面红外光学透镜的成形制造方法，特别是涉及一种硫系玻璃非球面红外光学透镜在成形过程中,玻璃预成形件经三次预热、模压成形、退火处理、三次冷却等步骤并行进行，分别控制预成形件预热温度、模压温度和模压压力、冷却温度等。硬质合金成形模具在成形过程中温度变化幅度小，用来制造高精度、高品质的玻璃球面、非球面。采用本发明成形制造方法，可以提高非球面透镜的批量生产效率和成形一致性，从而增加了该产品的经济效益。
背景技术
现有非球面透镜的制造方法多为研磨-抛光方法、车削、射出成形等制造方法和模压成形的制造方法等。
研磨-抛光制造非球面透镜，该技术利用接触式摩擦的研磨-抛光方式进行制造，会在非球面透镜表面留下研磨痕迹，其品质难以提高，且制造效率低下，非球面透镜精度低；另外，对于非对称性的非球面透镜和具有特殊表面结构的光学元件，该技术无法适用。
车削非球面透镜，该技术使用超高精度的车床和金刚石刀具进行非球面车削加工。该技术在铜、铝等可车削材料上取得了成功，可进行高精度的表面加工。但是该技术批量一致性差，且费用高。
射出成形制造光学元件是现有的成熟方法，该制造方法所适合的材料为亚克力材料或聚合物的树脂材料。但该技术无法适用于硫系玻璃非球面透镜制造。
模压成形非球面透镜为低熔点玻璃透镜批量制造最合适的技术，目前的模压成形技术为等温模压成形方法。但，这种方法使得模具在模压周期温度变化大，模具使用寿命和精度受到影响。
发明内容
鉴于上述现有研磨-抛光制造玻璃光学透镜的缺点、单点金刚石车削技术和射出成形制造技术不适合玻璃光学元件制造以及现有的模压成形技术的缺点，本发明提出一种用于硫系玻璃非球面透镜成形制造方法。
本发明公开的硫系玻璃非球面透镜成形制造方法，其能够高效、高品质的批量制造硫系玻璃非球面透镜。该方法在成形过程中，亦可修复硫系玻璃预成形件表面的微小划痕和斑点，提高硫系玻璃非球面透镜的表面精度和表面粗糙度。
为达到上述技术目的，本发明所采取的技术方案是：
一种硫系玻璃非球面透镜成形方法，其按如下步骤进行：
a.预成型件三次预热，硫系玻璃预成形件(3)在预热装置(1)中经过三次加热，从室温加热到温度T1，温度T1在材料的屈服温度At附近；
本步骤中，为防止硫系玻璃在加热过程中产生裂纹，每次预热速率保持在每分钟120度以内即每次加热时间小于1分钟，升温幅度小于120°。
b.保温加压模压成形，模具上模(4)和下模(5)在加热元件(6)作用下，保持在温度T2，温度T2维持在材料的转化温度Tg以下5°-10℃度；将温度为T1的玻璃预成形件(3)通过真空机械手等装置从预热模转到成形模具上模(4)和下模(5)形成的模压腔中，并保持玻璃预成形件(3)温度在屈服温度At附近，同时对成形上模(4)和成形下模(5)施加压力P1(优选，压力范围为200N-1000N)且维持一段时间t1(优选，t1范围为20秒-120秒)，将硫系玻璃预成形件(3)模压成形为硫系玻璃非球面透镜(7)；
c.保温保压退火，保持压力P1，并维持一段时间t2(优选，t2范围为10秒-120秒)，将成形模具和非球面透镜(7)的温度缓慢降到温度T3(优选，T3温度范围为200度-280度)，退火将消除玻璃光学元件(7)的内应力；
d.三次冷却，通过真空机械手等装置将非球面透镜(7)转移到冷却槽(8)，经过冷却槽(8)三次降温，将硫系玻璃非球面透镜(7)从温度T3冷却到室温并取出；
本步骤中，为防止硫系玻璃非球面透镜在冷却过程中产生裂纹，冷却速率保持在每分钟120度以内。
e.回火处理，将硫系玻璃非球面透镜(7)放入回火设备(9)中，通过12-36小时回火消除玻璃光学元件(7)的内应力。
优选的，非球面透镜的一面为平面，另一面为凹或凸的非球面。
优选的，非球面透镜包含凹的非球面和凸的非球面而形成的凹凸非球面透镜。
优选的，非球面透镜包含双凸非球面而形成的双凸非球面透镜。
本发明公开了一种用于硫系玻璃材料非球面透镜成形模压方法，其在成形过程中，硫系玻璃材料预成形件在预热模具形成的预热槽中经过三次预热、在成形模具中经过保温保压模压成形和回火处理、在冷却槽中经过三次冷却、退火热处理等步骤依次进行。利用该技术，可以用来制造高精度、高品质的硫系玻璃非球面透镜；并且可以延长模压模具的使用寿命、提高光学元件的批量生产效率，从而增加该产品的经济效益。
与现有技术相比，本发明的有益效果是大大减少了模压过程中模具的温度变化幅度，延长了模具的使用寿命，提高了光学元件的生产效率。与现有模压技术相比，温度变化幅度由原来的300度左右减少到60度左右，生产效率由原来的3-4分钟一枚非球面透镜提高到一枚在一分钟之内完成。
附图说明
图1为本发明硫系玻璃非球面透镜成形方法原理图。
图2为本发明硫系玻璃非球面透镜成形方法具体实施流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明优选实施例详细说明。
参见图1、2，本实施例硫系玻璃非球面透镜成形方法，该方法步骤如下：
a.预成型件三次预热(预热1，预热2，预热3)，预热装置(1)温度单独控制，硫系玻璃预成形件(3)在预热装置(1)经过三次加热从20°到温度T1(约340°)，温度T1高于材料的转化温度Tg(约325°)，温度T1在材料的屈服温度At附近。预热1加热预成型件从20°升温到120°，预热2加热预成型件从120°升温到230°，预热3加热预成型件从230°升温到340°。预热1、预热2、预热3的时间相同，每次时间约1min。
b.保温加压成形。模具上模(4)和下模(5)在加热元件(6)作用下，保持在温度T2，T2维持在材料转化温度Tg以下5°-10℃度(T2约320°)；将温度为T1的玻璃预成形件(3)通过真空机械手等装置从预热模转到成形模具上模(4)和下模(5)形成的模压腔中，并保持玻璃预成形件(3)温度在屈服温度At附近(约320°)，同时对成形上模(4)和成形下模(5)施加压力P1(本实施例中，P1为415N)且维持一段时间t1(时间约1min)，将硫系玻璃预成形件(3)模压成形为硫系玻璃非球面透镜(7)。
c.保温保压退火,保持压力P1，并维持一段时间t2(时间约1min)，将成形模具和非球面透镜(7)的温度缓慢降到T3(T3约260°)，退火将消除玻璃光学元件(7)的内应力。
d.非球面透镜三次冷却,通过真空机械手等装置将非球面透镜(7)转移到冷却槽(8)，经过冷却槽(8)三次降温(冷却1、冷却2、冷却3)，将硫系玻璃非球面透镜(7)从温度T3冷却到室温并取出。为防止硫系玻璃非球面透镜在冷却过程中产生裂纹，冷却速率保持在每分钟120度以内。冷却1将非球面透镜从T3(T3约260°)降温到190°，冷却2将非球面透镜从190°降温到90°，冷却3将非球面透镜从90°降温到20°。冷却1、冷却2、冷却3的时间相同，每次时间约1min。
e.回火处理，将硫系玻璃非球面透镜(7)放入回火设备(9)中，通过24小时回火消除玻璃光学元件(7)的内应力。
本发明技术方案可以用来制造高精度、高品质的硫系玻璃预成形件面、非球面和具有特殊微结构的光学元件。与传统的模压方法相比，模压成形模具的温度变化范围为320°到260°，降温幅度为60°。而传统的模压成形模具的温度变化范围为320°到20°，降温幅度为300°。该发明方法可以延长模压模具的使用寿命、提高光学元件的批量生产效率，降低了制造成本，增加了该产品的经济效益和市场上的竞争力。
以上对本发明的优选实施例进行了详细说明，对本领域的普通技术人员而言，依据本发明提供的思想，在具体实施方式上会有改变之处，而这些改变也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种硫系玻璃非球面透镜成形方法，其按如下步骤进行：
a.硫系玻璃预成形件(3)在预热装置(1)中经过三次加热，从室温加热到温度T1，温度T1在材料的屈服温度At附近；
b.保温加压模压成形，成形模具上模(4)和下模(5)在加热元件(6)作用下，保持在温度T2，温度T2维持在材料的转化温度Tg以下5°-10℃度；将温度为T1的硫系玻璃预成形件(3)从预热装置(1)转到成形模具上模(4)和下模(5)形成的模压腔中，并保持硫系玻璃预成形件(3)温度在材料的屈服温度At附近，同时对成形模具上模(4)和下模(5)施加压力P1且维持一段时间t1，将硫系玻璃预成形件(3)模压成形为硫系玻璃非球面透镜(7)；
c.保温保压退火，保持压力P1，并维持一段时间t2，将成形模具和硫系玻璃非球面透镜(7)的温度缓慢降到温度T3；
d.将硫系玻璃非球面透镜(7)转移至冷却槽(8)，经过冷却槽(8)三次降温，将硫系玻璃非球面透镜(7)从温度T3冷却到室温并取出；
e.回火处理，将硫系玻璃非球面透镜(7)放入回火设备(9)中，经过12-36小时回火消除硫系玻璃非球面透镜(7)的内应力。
2.如权利要求1所述的硫系玻璃非球面透镜成形方法，其特征是：步骤a，每次预热速率保持在每分钟120度以内。
3.如权利要求1所述的硫系玻璃非球面透镜成形方法，其特征是：步骤b，压力P1范围为200N-1000N。
4.如权利要求1或3所述的硫系玻璃非球面透镜成形方法，其特征是：步骤b，时间t1范围为20秒-120秒。
5.如权利要求1所述的硫系玻璃非球面透镜成形方法，其特征是：步骤c，时间t2范围为10秒-120秒。
6.如权利要求1或5所述的硫系玻璃非球面透镜成形方法，其特征是：步骤c，温度T3范围为200度-280度。
7.如权利要求1所述的硫系玻璃非球面透镜成形方法，其特征是：步骤d，冷却速率保持在每分钟120度以内。
8.如权利要求1-3、5、7任一项所述的硫系玻璃非球面透镜成形方法，其特征是：非球面透镜的一面为平面，另一面为凹或凸的非球面。
9.如权利要求1-3、5、7任一项所述的硫系玻璃非球面透镜成形方法，其特征是：非球面透镜包含凹的非球面和凸的非球面而形成的凹凸非球面透镜。
10.如权利要求1-3、5、7任一项所述的硫系玻璃非球面透镜成形方法，其特征是：非球面透镜包含双凸非球面而形成的双凸非球面透镜。
CN201410392180.2A 2014-08-11 2014-08-11 一种硫系玻璃非球面透镜成形方法 Active CN104310755B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410392180.2A CN104310755B (zh) 2014-08-11 2014-08-11 一种硫系玻璃非球面透镜成形方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410392180.2A CN104310755B (zh) 2014-08-11 2014-08-11 一种硫系玻璃非球面透镜成形方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104310755A true CN104310755A (zh) 2015-01-28
CN104310755B CN104310755B (zh) 2016-09-07

Family

ID=52366107

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410392180.2A Active CN104310755B (zh) 2014-08-11 2014-08-11 一种硫系玻璃非球面透镜成形方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104310755B (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106291787A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 成都恒达光学有限公司 一种三棱镜加工工艺
CN106830631A (zh) * 2016-10-26 2017-06-13 宁波舜宇红外技术有限公司 一种硫系玻璃镜片精密模压免磨边的成型方法
CN107298524A (zh) * 2017-06-08 2017-10-27 深圳市天阳谷科技发展有限公司 一种大直径非球面透镜制备方法
CN108516667A (zh) * 2018-02-08 2018-09-11 广东金鼎光学技术股份有限公司 非球面玻璃镜片模压机
CN108883956A (zh) * 2016-07-20 2018-11-23 日本电气硝子株式会社 红外线透过性透镜的制造方法、红外线透过性透镜和红外线摄像机
CN109250895A (zh) * 2018-09-25 2019-01-22 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃非球面透镜成型制造方法及其模具
CN112266152A (zh) * 2020-10-22 2021-01-26 宁波大学 一种硫系玻璃热压成型方法及设备
CN113770668A (zh) * 2021-10-13 2021-12-10 湖南大学 一种利用热压成型制备光学玻璃超疏水功能表面的方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103214161A (zh) * 2013-05-06 2013-07-24 南通龙汇光电技术有限公司 一种用于玻璃光学元件的非等温模压方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103214161A (zh) * 2013-05-06 2013-07-24 南通龙汇光电技术有限公司 一种用于玻璃光学元件的非等温模压方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11155487B2 (en) 2016-07-20 2021-10-26 Nippon Electric Glass Co., Ltd. Method for manufacturing infrared-transmissible lens, infrared-transmissible lens, and infrared camera
CN108883956A (zh) * 2016-07-20 2018-11-23 日本电气硝子株式会社 红外线透过性透镜的制造方法、红外线透过性透镜和红外线摄像机
CN108883956B (zh) * 2016-07-20 2022-03-01 日本电气硝子株式会社 红外线透过性透镜的制造方法、红外线透过性透镜和红外线摄像机
CN106291787A (zh) * 2016-08-31 2017-01-04 成都恒达光学有限公司 一种三棱镜加工工艺
CN106830631A (zh) * 2016-10-26 2017-06-13 宁波舜宇红外技术有限公司 一种硫系玻璃镜片精密模压免磨边的成型方法
CN106830631B (zh) * 2016-10-26 2020-06-26 宁波舜宇红外技术有限公司 一种硫系玻璃镜片精密模压免磨边的成型方法
CN107298524A (zh) * 2017-06-08 2017-10-27 深圳市天阳谷科技发展有限公司 一种大直径非球面透镜制备方法
CN108516667A (zh) * 2018-02-08 2018-09-11 广东金鼎光学技术股份有限公司 非球面玻璃镜片模压机
CN109250895B (zh) * 2018-09-25 2022-02-11 成都光明南方光学科技有限责任公司 光学玻璃非球面透镜成型制造方法及其模具
CN109250895A (zh) * 2018-09-25 2019-01-22 成都光明光电股份有限公司 光学玻璃非球面透镜成型制造方法及其模具
CN112266152A (zh) * 2020-10-22 2021-01-26 宁波大学 一种硫系玻璃热压成型方法及设备
CN112266152B (zh) * 2020-10-22 2022-08-26 宁波大学 一种硫系玻璃热压成型方法及设备
CN113770668A (zh) * 2021-10-13 2021-12-10 湖南大学 一种利用热压成型制备光学玻璃超疏水功能表面的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104310755B (zh) 2016-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104310755A (zh) 一种硫系玻璃非球面透镜成形方法
CN104176911B (zh) 一种高效超精密玻璃透镜非等温模压成型设备及成型方法
CN102615201B (zh) 铝合金钣金件冷热复合模成形方法
CN103214161B (zh) 一种用于玻璃光学元件的非等温模压方法
CN102974675A (zh) 一种铝合金钣金件固溶水淬后热成形方法
CN107297407A (zh) 铝合金板材模压淬火复合成型方法及其一体化装置
CN103191991A (zh) 铝合金型材快速下陷热成形模具及成形方法
CN105417933A (zh) 一种非球面玻璃透镜多工位精密成型设备
CN104529136A (zh) 一种复杂微结构光学元件的超声振动精密模压成型装置
CN109250895A (zh) 光学玻璃非球面透镜成型制造方法及其模具
CN106830631A (zh) 一种硫系玻璃镜片精密模压免磨边的成型方法
CN100348523C (zh) 玻璃光学元件的制造方法
JP4951166B2 (ja) レンズブランク及びレンズの製造方法
JP2010013349A (ja) ガラス成形の加熱プロセスおよび器具
CN105058770A (zh) 一种快速聚合物微结构等温平板热压印工艺
CN103613269A (zh) 玻璃洗手盆或玻璃洗脚盆的制作方法
CN102789012A (zh) 一种玻璃波形瓦聚光透镜
CN101844860A (zh) 一种精密玻璃透镜的多曲面加工方法及模压装置
EP2801473A1 (en) Method for molding a resin optical lens and the optical lens made thereby
JP2002316826A (ja) 光学素子の成形方法
CN101624257A (zh) 模制玻璃的加热制程及其设备
CN115650560B (zh) 一种弯月透镜加工模具及其加工工艺
EP2702013A1 (en) Process for the precision moulding of glass manufactured articles with great sizes, in particular lenses
CN206127107U (zh) 一种大口径半球形玻璃制品成型装置
JP5198347B2 (ja) 精密プレス成形用プリフォームの製造方法、及びガラス製光学素子の製造方法。

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20211224

Address after: 315100 501, room 11, East New World Tower, 689 north section of Yinzhou District Century Avenue, Ningbo, Zhejiang.

Patentee after: Shen Yiyun

Address before: 315400 46, No. 11, Xintiandi East District, Jiangdong District, Ningbo, Zhejiang province (5-8)

Patentee before: NINGBO DINGCHUANG INFRARED PRECISION OPTICAL TECHNOLOGY Co.,Ltd.

TR01 Transfer of patent right