CN106094079B - 碳纤维凹面反射镜制备工艺 - Google Patents

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Abstract

碳纤维凹面反射镜制备工艺，属于光学元件制备技术领域。解决了现有技术中碳纤维凹面反射镜制备工艺成本高、模具加工难度大等问题。本发明的制备工艺，先采用光学玻璃为材料，制备与待制备的碳纤维凹面反射镜镜面结构相同的凹面反射镜模具，然后在凹面反射镜模具上涂脱模剂并在脱模剂上铺多层碳纤维预浸布，将铺好的碳纤维预浸布固化成型，脱模，得到凸面碳纤维反射镜模具，再在凸面碳纤维反射镜模具上涂脱模剂并在脱模剂上铺多层碳纤维预浸布，将铺好的碳纤维预浸布固化成型，脱模，得到凹面碳纤维反射镜镜坯；最后对凹面碳纤维反射镜镜坯进行表面处理，得到碳纤维凹面反射镜。该制备工艺简单易行、成本低，制备的反射镜精度高。

Description

碳纤维凹面反射镜制备工艺
技术领域
本发明涉及一种碳纤维凹面反射镜制备工艺，属于光学元件制备技术领域。
背景技术
碳纤维反射镜是采用碳纤维复合材料制备的反射镜，具有密度低、热性能优良、高比强度和高比刚度等优点，因此，相比于金属反射镜及玻璃反射镜等，更能满足光学反射镜的要求，所以，近年来，在空间探索、卫星遥感、卫星侦察等领域应用尤其广泛。
碳纤维反射镜的类型有碳纤维凹面反射镜、碳纤维凸面反射镜、碳纤维平面反射镜。现有技术中，碳纤维反射镜的制备工艺是：采用光学玻璃削磨与待制备的碳纤维反射镜镜面配合的碳纤维反射镜模具，然后对碳纤维反射镜模具进行表面处理，再铺多层碳纤维预浸布，固化成型，得到反射镜(一次复制法)。但是，这种制备工艺仅针对于碳纤维凸面反射镜和碳纤维平面反射镜简单易行，但凹面碳纤维反射镜(尤其是球面、非球面反射镜)，需要削磨光学玻璃制备凸面模具，凸面模具在制备时由于反射面是发散的，模具加工难度大，而且在表面精度检测时，对检测仪器要求较高，存在成本高等问题。
发明内容
本发明的目的是如何提供一种简单易行、成本较低的碳纤维凹面反射镜制备工艺。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下。
一种碳纤维凹面反射镜制备工艺，步骤如下：
步骤一、采用光学玻璃为材料，制备与待制备的碳纤维凹面反射镜镜面结构相同的凹面反射镜模具；
步骤二、在凹面反射镜模具上涂脱模剂，形成第一脱模层，然后在第一脱模层上铺多层碳纤维预浸布，至多层碳纤维预浸布的总厚度大于等于4mm，将铺好的碳纤维预浸布固化成型，脱模，得到与凹面反射镜模具镜面结构配合的凸面碳纤维反射镜模具；
步骤三、在凸面碳纤维反射镜模具上涂脱模剂，形成第二脱模层，然后在第二脱模层上铺多层碳纤维预浸布，至多层碳纤维预浸布的总厚度等于待制备的碳纤维凹面反射镜的厚度，将铺好的碳纤维预浸布固化成型，脱模，得到与凸面碳纤维反射镜模具镜面结构配合的凹面碳纤维反射镜镜坯；
步骤四、对凹面碳纤维反射镜镜坯表面镀膜，得到碳纤维凹面反射镜。
进一步的，所述步骤一中，采用磨削加工光学玻璃制备凹面反射镜模具。
进一步的，所述步骤二和步骤三中，固化成型的方式为热压成型、模压成型或者真空袋成型。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明的碳纤维凹面反射镜制备工艺不需要采用光学玻璃削磨制备凸面模具，采用两次表面复制的方式制备碳纤维凹面反射镜，相对于现有工艺具有简单易行，成本低的优势。另外，由于凸面碳纤维反射镜模具与凹面碳纤维反射镜镜坯的热膨胀匹配度好，能有效减轻制备过程中因热膨胀引起的面形变化，因此，第二次表面复制引起的面形累积误差很小，可保持与现有技术中一次复制法相同的制备精度。
本发明的碳纤维凹面反射镜制备工艺不局限于凹面反射镜的形状，适用于各类面形复杂的碳纤维反射镜，尤其是非球面反射镜和球面反射镜。
附图说明
图1中，从(a)-(d)为本发明碳纤维凹面反射镜制备工艺的步骤示意图；
图中，1、凹面反射镜模具，2、凸面碳纤维反射镜模具，3、第二脱模层，4、凹面碳纤维反射镜镜坯，5、反射膜。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明。
如图1所示，本发明的碳纤维凹面反射镜制备工艺，步骤如下：
步骤一、采用光学玻璃为材料，磨削加工，制备与待制备的碳纤维凹面反射镜镜面结构相同(即口径、曲率半径和面形皆相同)的凹面反射镜模具1，即复制一个材料为光学玻璃的碳纤维凹面反射镜；
其中，光学玻璃为本领域技术人员常用材料，没有特殊限制，如微晶玻璃；
步骤二、在凹面反射镜模具1的表面涂脱模剂，形成第一脱模层，在第一脱模层上铺多层碳纤维预浸布，至多层碳纤维预浸布的总厚度大于等于4mm，将铺好的碳纤维预浸布固化成型，脱模，得到与凹面反射镜模具1镜面结构配合的凸面碳纤维反射镜模具2；
步骤三、在凸面碳纤维反射镜模具2的表面涂脱模剂，形成第二脱模层3，在第二脱模层3上铺多层碳纤维预浸布，至多层碳纤维预浸布的总厚度等于待制备的碳纤维凹面反射镜的厚度，将铺好的碳纤维预浸布固化成型，脱模，得到与凸面碳纤维反射镜模具2镜面结构配合的凹面碳纤维反射镜镜坯4；
步骤四、在凹面碳纤维反射镜镜坯4表面镀反射膜5，得到碳纤维凹面反射镜。
上述，步骤二和步骤三中，固化成型的方式为热压成型、模压成型或者真空袋成型，成型条件根据选择的碳纤维预浸布不同而不同，根据现有技术选择即可，没有特殊限制。
实施例1
待制备的长波红外碳纤维反射镜参数如下：厚度为4.8mm，直径为200mm，曲率半径为700mm、面形精度RMS为λ/40(λ＝10.6μm)。
上述长波红外碳纤维反射镜的制备工艺为：
步骤一、采用微晶玻璃为材料，磨削加工，制得直径为200mm，曲率半径为700mm，面形为λ/20(λ＝632nm)的凹面反射镜模具1；
步骤二、在凹面反射镜模具1的表面涂脱模剂(AXEL XTEND 818)，形成第一脱模层，在第一脱模层上铺120层T700碳纤维预浸布，每层厚度为0.04mm，将铺好的碳纤维预浸布采用真空袋工艺固化成型(成型温度120℃)，得到面形为/40(λ＝10.6μm)凸面碳纤维反射镜模具2；
步骤三、在凸面碳纤维反射镜模具2的表面涂脱模剂(AXEL XTEND 818)，形成第二脱模层3，在第二脱模层3上铺120层T700碳纤维预浸布，每层厚度为0.04mm，将铺好的碳纤维预浸布采用真空袋工艺固化成型(成型温度120℃)，脱模，得到面形为λ/40(λ＝10.6μm)凹面碳纤维反射镜镜坯4；
步骤四、在凹面碳纤维反射镜镜坯4表面镀金属反射膜5，得到碳纤维凹面反射镜。
对得到的得到碳纤维凹面反射镜进行检测，测得面形为λ/40(λ＝10.6μm)，满足设计要求。

Claims (3)

1.碳纤维凹面反射镜制备工艺，其特征在于，步骤如下：
步骤一、采用光学玻璃为材料，磨削加工，制备与待制备的碳纤维凹面反射镜镜面结构相同的凹面反射镜模具，即复制一个材料为光学玻璃的碳纤维凹面反射镜；
步骤二、在凹面反射镜模具上涂脱模剂，形成第一脱模层，然后在第一脱模层上铺多层碳纤维预浸布，至多层碳纤维预浸布的总厚度大于等于4mm，将铺好的碳纤维预浸布固化成型，脱模，得到与凹面反射镜模具镜面结构配合的凸面碳纤维反射镜模具；
步骤三、在凸面碳纤维反射镜模具上涂脱模剂，形成第二脱模层，然后在第二脱模层上铺多层碳纤维预浸布，至多层碳纤维预浸布的总厚度等于待制备的碳纤维凹面反射镜的厚度，将铺好的碳纤维预浸布固化成型，脱模，得到与凸面碳纤维反射镜模具镜面结构配合的凹面碳纤维反射镜镜坯；
步骤四、对凹面碳纤维反射镜镜坯表面镀膜，得到碳纤维凹面反射镜。
2.根据权利要求1所述的碳纤维凹面反射镜制备工艺，其特征在于，所述步骤一中，采用磨削加工光学玻璃制备凹面反射镜模具。
3.根据权利要求1所述的碳纤维凹面反射镜制备工艺，其特征在于，所述步骤二和步骤三中，固化成型的方式为热压成型、模压成型或者真空袋成型。
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