CN106082635B - 一种光学玻璃棒料的拉制装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的名称为一种光学玻璃棒料的拉制装置。属于光学玻璃二次成型技术领域。它主要是解决目前二次棒料表面瑕疵造成母棒料利用率低的问题。它的主要特征是：包括自上而下、连为一体的软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具；软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具外的保温炉体内设有加热棒；棒料成型模具下方设有棒料牵引装置；棒料成型模具的腔体横截面面积小于软化坩埚的腔体横截面面积；软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具的内腔表面是连续光滑的；软化坩埚顶部设有加料口。本发明具有可把表面有成型缺陷或不适合直接生产二次棒料的玻璃母棒料直接拉制成所需子棒料，并提高产品良品率的特点，主要用于光学玻璃棒料的二次拉制成型。
Description
技术领域
本发明属于光学玻璃二次成型技术领域。具体涉及一种棒料二次成型装置，主要用于光学玻璃棒料的二次拉制成型。
背景技术
目前许多光学元件加工厂家逐步转向运用光学预制棒来生产圆形光学元件毛坯，不仅可避免条料切割后进行滚圆过程中的设备和人员投入，而且可以减少滚圆过程中所产生料废。同时光纤的制备也需要使用光学预制棒来制作，因此光学预制棒的需求量也日益增加。但存在问题：一是部分镧系牌号玻璃，如H-ZLaF**、H-ZF**等，因易析晶和条纹等问题，条料生产时就需要铣磨甚至切割后才能使用，而一次棒料拉制操作复杂、难度大且铣磨或切割后不能再作为母棒料使用，造成一次棒料利用良品率低，不适合生产棒料；二是前期库存条料产品如何改制成市场所需的棒料产品，也是当前急需要解决的问题。
目前所有二次棒料或光纤的生产，都是将一次母预制棒料产品经过给料和加热装置，重新进行软化和拉制，制成预定直径规格的子棒或光纤；这种生产方式的局限性是：拉制圆形截面子棒料所使用母棒料的截面必须是圆形，且对母棒料的表面缺陷要求还很高，且不能够把其它非圆形截面的玻璃拉制成圆形截面子棒料或光纤。
发明内容
本发明就是针对上述存在问题而设计的一种成型装置，可以解决以上问题，不仅可以把圆形截面母棒料拉制成圆形截面子棒料，也可以把其它非圆形截面棒料如条料、球料等拉制成圆形截面子棒料，有助于降低棒料二次成型的局限性。
本发明的技术解决方案是：一种光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：包括自上而下、连为一体的软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具；软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具外的保温炉体内设有加热棒；棒料成型模具下方设有棒料牵引装置；棒料成型模具的腔体横截面面积小于软化坩埚的腔体横截面面积；软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具的内腔表面是连续光滑的；软化坩埚顶部设有加料口。
本发明的技术解决方案中所述的棒料成型模具与棒料牵引装置之间设有棒料直径检测装置，具有检测棒料直径的功能。
本发明的技术解决方案中还包括其温控装置和微电脑控制装置12；温控装置与加热棒及微电脑控制装置电连接。
本发明的技术解决方案中所述的加热棒包括分别设置在软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具外保温炉体内三组各自独立的加热棒，三组加热棒分别独立接温控装置，使三部分加热空间相互独立并隔离。
本发明的技术解决方案中所述的软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具为钨钼材质的软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具，具有耐侵蚀好和高温性能稳定的特点。
本发明的技术解决方案中所述的棒料成型模具的内腔横截面为圆形、椭圆形、方形、三角形或其它多边形。
本发明的有益效果是：可把表面有成型缺陷，不适合直接生产二次棒料的玻璃母棒料，直接拉制成所需的子棒料，避免这种棒料的不可直接利用。同时还可以把其它形状玻璃条料或不适合普通方法直接拉制的玻璃棒料，直接拉制成所需规格的棒料。降低拉制子棒料对所需母棒料的外形要求，提高了产品的良品率。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明实施例1坩埚及棒料成型模具的内腔俯视图。
图3是本发明实施例2坩埚及棒料成型模具的内腔俯视图。
图4是本发明实施例3坩埚及棒料成型模具的内腔俯视图。
图5是本发明实施例4坩埚及棒料成型模具的内腔俯视图。
图6是本发明实施例5坩埚及棒料成型模具的内腔俯视图。
图中：1-软化坩埚、2-粘度调节坩埚、3-棒料成型模具、4-待加工玻璃条料、5-软化坩埚辅炉、6-粘度调节坩埚辅炉、7-棒料成型模具辅炉、8-加料口、9-加热棒、10-棒料牵引装置、11-成型的棒料、12-微电脑控制装置、13-棒料检测装置、14-温控装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进一步描述。
实施例1如图1、图2所示。本发明一种光学玻璃棒料的拉制装置包括自上而下、连为一体的软化坩埚1、粘度调节坩埚2和棒料成型模具3，棒料成型模具3下方设有棒料直径检测装置13，棒料直径检测装置13下方设有棒料牵引装置10，还包括温控装置14和微电脑控制装置12。软化坩埚1、粘度调节坩埚2和棒料成型模具3外均对应设有软化坩埚辅炉5、粘度调节坩埚辅炉6和棒料成型模具辅炉7，软化坩埚辅炉5、粘度调节坩埚辅炉6和棒料成型模具辅炉7腔内分别设有各自独立的加热棒9组，三组独立的加热棒9组分别与温控装置14电连接，温控装置14与微电脑控制装置12电连接。棒料成型模具3的腔体横截面面积小于软化坩埚1的腔体横截面面积，软化坩埚1、粘度调节坩埚2和棒料成型模具3紧固连接形成平滑过渡的整体，并且各自都有相互独立的软化坩埚辅炉5、粘度调节坩埚辅炉6 、棒料成型模具辅炉7及其温控装置14。软化坩埚1的腔体横截面为圆形，棒料成型模具3的腔体横截面也为圆形。软化坩埚1顶部设有加料口8。软化坩埚1、粘度调节坩埚2和棒料成型模具3为钨钼材质的软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具，具有耐侵蚀好和高温性能稳定的特点。棒料直径检测装置13是一种测径仪，可以在线测量最大直径、最小直径、平均直径及椭圆度等数据，并把检测的数据输送到微电脑控制装置12，微电脑控制装置12可在线显示和保存棒料直径检测装置13输送的数据，供操作人员进行查阅、跟踪和调整成型，也可以通过与其连接的温控装置调节粘度控制坩埚的温度来改变玻璃粘度，温度越高粘度越小玻璃流速越快，注入成型模具内的玻璃量越多，在棒料拉制速度固定的情况下棒料拉制的直径也越大；反之棒料直径越小，以此达到自动调整棒料直径的目的。温控装置14和微电脑控制装置12均为常规温控装置。软化坩埚1一端呈喇叭形开口状，便于玻璃置入，另一端为缩口与粘度调节坩埚2的入口连接。粘度调节坩埚2开口端与软化坩埚1连接，缩口端与棒料成型模具3入口端连接。微电脑控制装置12还具有检测数据异常报警功能及记录数据保存和查询功能。
本实施例提供一种使用规格为1000×160 ×16 的H-ZLaF**光学玻璃条料，拉制成为规格为φ6+0.4 ×800棒料，其直径（平均直径，下同）控制范围的中心值6.2mm，最大值为6.4mm最小值为6.0mm。由于该牌号含La、Nb、Ga、Bi等稀土元素，粘度小、易析晶且析晶温度区间高达1000-1250℃，生产条料容易出现玻璃面部析晶和条纹需要加工，而生产棒料时表面不能局部加工，整体加工耗损大、良品率低，因此不适合制作一次棒料。但软化温度只有720℃，把成型后的块状玻璃加热至750～800℃时，由于远低于析晶温度区间，玻璃被软化时不容易产生析晶，所以适合利用这种方式生产棒料。
实际操作时，从加料口8置入800×160 ×16待加工的玻璃条料，玻璃条料在温度为750℃软化区1软化，软化后的玻璃具有一定流动性，在重力作用下进入粘度控制区，经粘度控制区750～800℃温度对粘度的调节后进入成型区，在成型区的玻璃是一个逐步降温过程，在这个过程中随着温度降低，玻璃粘度也逐步增大到适合拉制棒料的状态，经引头至棒料牵引装置10，并在其向下牵引作用下形成成型的棒料11，引头完成后的成型过程玻璃棒料牵引速度恒定。在棒料牵引装置10前端设有检测棒料直径功能的棒径直径检测装置13，检测到棒料直径的数据传输到微电脑控制装置12，微电脑控制装置12把棒径相关数据在显示屏上呈现，供操作人员监控，同时还可根据检测的值来自动调整棒径。
微电脑控制装置自动控制棒料的直径步骤如下，操作时首先设置微电脑控制装置12为手动状态，通过手动控制方式配合调整粘度调节坩埚2注入棒料成型模具3中的玻璃流量，粘度调节坩埚的温度，棒料拉制的拉制速度以及棒料成型模具的温度；使拉制过程出流畅且棒径稳定成型直径中心值6.2mm时，此时把监测到软化坩埚1、粘度调节坩埚2 及棒料成型模具3的温度，输入微电脑控制装置设定为棒料拉制自动控制中心值。依此方法确定成型玻璃棒料直径达到6.0mm和6.4mm时对应检测温度，输入微电脑控制装置12，设定为温度控制的上限值和下限值。控制值设定完成后把微电脑控制装置12设置为自动状态。当检测的玻璃棒料直径为中心值6.2mm时，微电脑控制装置保持粘度调节坩埚2注入棒料成型模具3中的玻璃流量不变，棒料直径也不发生变化，棒料的直径达到设定直径。
当检测到棒料成型直径增大时，微电脑控制装置通过温控仪降低粘度控制坩埚的温度，来增大其内熔融玻璃粘度，进而减少注入成型模具内玻璃流量，达到使棒料直径逐渐减小，直到棒料的直径接近设定中心值6.2mm时，微电脑控制装置停止调整粘度控制坩埚温的温度，粘度调节坩埚2不再减少注入棒料成型模具3中的玻璃流量，棒料直径稳定在设定中心值6.2mm。
同理，当检测到棒料成型直径变小时，微电脑控制装置通过温控仪升高粘度控制坩埚的温度，来减小其内熔融玻璃粘度，进而增加注入成型模具内玻璃流量，达到使棒料直径逐渐增大，直到棒料的直径接近设定直径中心值6.2mm时，微电脑控制装置停止调整粘度调节坩埚温控仪的控制温度，粘度调节坩埚2不再增加注入棒料成型模具3中的玻璃流量，棒料直径稳定在设定中心值6.2mm。
当检测到棒料直径大于最大值为6.4mm或者低于最小值为6.0mm 时，或者温控仪温度无法达到设定值时，微电脑控制装置就会发出报警，及时提醒操作人员纠正出现的问题。
实施例2如图3所示。实施例2中软化坩埚1的腔体横截面为圆形，棒料成型模具的腔体横截面为椭圆形。
实施例3如图4所示。实施例3中软化坩埚1的腔体横截面为圆形，棒料成型模具的腔体横截面为长方形。
实施例4如图5所示。实施例4中软化坩埚1的腔体横截面为圆形，棒料成型模具的腔体横截面为三角形。
实施例5如图6所示。实施例5中软化坩埚1的腔体横截面为圆形，棒料成型模具的腔体横截面为正五边形。
Claims (5)
1.一种光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：包括自上而下、连为一体的软化坩埚（1）、粘度调节坩埚（2）和棒料成型模具（3）；软化坩埚（1）、粘度调节坩埚（2）和棒料成型模具（3）外的保温炉体内设有加热棒；棒料成型模具（3）下方设有棒料牵引装置（10）；棒料成型模具（3）的腔体横截面面积小于软化坩埚（1）的腔体横截面面积；软化坩埚（1）、粘度调节坩埚（2）和棒料成型模具（3）的内腔表面是连续光滑的；软化坩埚（1）顶部设有加料口（8）；所述的加热棒包括分别设置在软化坩埚（1）、粘度调节坩埚（2）和棒料成型模具（3）外保温炉体内三组各自独立的加热棒（9）。
2.根据权利要求1所述的一种光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：所述的棒料成型模具（3）与棒料牵引装置（10）之间设有棒料直径检测装置（13）。
3.根据权利要求1或2所述的一种光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：还包括其温控装置（14）和微电脑控制装置（12）；温控装置（14）与加热棒及微电脑控制装置（12）电连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：所述的软化坩埚（1）、粘度调节坩埚（2）和棒料成型模具（3）为钨钼材质的软化坩埚、粘度调节坩埚和棒料成型模具。
5.根据权利要求1或2所述的一种光学玻璃棒料的拉制装置，其特征在于：所述的棒料成型模具（ 3） 的内腔横截面为圆形、椭圆形、方形、三角形或其它多边形。
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