CN107827340B - 一种氟磷酸盐光学玻璃的成型装置及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明为一种氟磷酸盐光学玻璃的成型装置及成型方法。属于光学玻璃制造技术领域。它是为解决现有氟磷酸盐光学玻璃成型存在条纹的问题。它的主要特征是：包括成型模具、加热装置、冷却装置和导风装置等；成型模具装于成型台内，与成型台之间设有保温层；盖板上设有漏料孔、报警装置、导风装置和厚度测定装置；冷却装置包括设置在后挡板外端口的通气入口管和后挡板内并通向成型模具内腔上部空间的气体通道；加热装置由两部分组成，一组为设置在成型模具两侧及底部的加热器，另一组为通气入口管周围的加热器。本发明具有玻璃液在模具内快速冷却、固化定型，防止挥发条纹产生，有效防止氟化物污染的特点，主要用于氟磷酸盐光学玻璃的成型。

Description

一种氟磷酸盐光学玻璃的成型装置及成型方法

技术领域

本发明属于光学玻璃制造技术领域。具体涉及一种用于氟磷酸盐光学玻璃的成型装置及成型方法。

背景技术

氟磷酸盐光学玻璃是一种低折射率、低色散光学玻璃，在光学系统中可以明显改善光学系统的成像质量，因此被广泛地应用于各种光学成像系统。由于该类玻璃配方中含有大量的氟化物且玻璃生成体为偏磷酸盐，其形成玻璃能力较弱，玻璃的粘度小、析晶能力强、料性短，导致该类玻璃的成型困难，成型条纹不易消除，特别是厚规格的氟磷酸盐光学玻璃的成型尤其困难。

氟磷酸盐光学玻璃配方中的氟化物，高温下极易挥发，造成玻璃组分的损失。即使在较低温度的成型模具内，其表面也挥发严重，导致表面与内部存在组分差异，形成条纹；而且该类玻璃粘度小，料性变化快，模具的温差会形成对流，产生对流条纹；该类玻璃的玻璃生成体少，玻璃的析晶倾向大，析晶温度范围宽，一旦成型料管嘴处存在析晶，会在漏注的玻璃柱表面形成条纹，综上所述原因都会产生条纹，影响成型品质。

现有专利技术包括：专利文献1：CN 104016573A；专利文献2：CN 100999376A；专利文献3：CN 201433161Y；专利文献4：CN 105198192A。

发明内容

本发明目的就是针对上述情况提出的一种适用于氟磷酸盐光学玻璃的成型装置及成型方法。

本发明成型装置的技术解决方案是：一种氟磷酸盐光学玻璃的成型装置，该装置包括成型模具、加热装置和温度测定装置，成型模具包括底模、侧模、后挡板和盖板；其特征在于：还包括成型台、冷却装置、导风装置、厚度测定装置和报警装置；所述的成型模具装于成型台内，成型模具与成型台之间设有保温层；所述的盖板上设有漏料孔、报警装置、导风装置和厚度测定装置；所述的冷却装置包括设置在后挡板外端口的通气入口管和后挡板内并通向成型模具内腔上部空间的气体通道；所述的加热装置由两部分组成，一组为设置在成型模具两侧及底部的加热器，另一组为通气入口管周围的加热器。

本发明成型装置的技术解决方案中所述的温度测定装置包括安装在后挡板上面后侧槽内的测温热电偶。

本发明成型装置的技术解决方案中所述的成型台底部装有升降装置。

本发明成型装置的技术解决方案中所述的后挡板内侧呈弧型倾斜面，外侧为平面；气体通道包括横向设置的三组，每组气体通道均包括水平气体通道、向上的气体通道和位于上表面的喇叭口状导气槽。

本发明成型装置的技术解决方案中所述的报警装置由安装于盖板小孔的报警热电偶及其测温仪表组成。

本发明成型装置的技术解决方案中所述的导风装置安装在两侧模之间玻璃板料的上部空间。

本发明成型装置的技术解决方案中所述的厚度测定装置由两侧模之间盖板上的厚度测定孔与激光测距仪组成。

本发明成型装置的技术解决方案中所述的成型模具两侧及底部的加热器为贴于底模和两侧模外侧的加热器；所述的保温层包括底部的保温板和两侧的保温棉，保温板上表面中部开有凹槽，加热器安装在凹槽内。

本发明成型方法的技术解决方案是：一种氟磷酸盐光学玻璃的成型方法，其特征在于包括以下步骤：

⑴通过调节漏料口炉温度，保持漏料口玻璃液温度高于液相温度0～50℃，让玻璃液缓慢流入到成型模具内；

⑵通过调节成型模具两侧及底部的加热器，控制模具底模及侧模的温度，使底模及侧模温度较玻璃液软化温度低150℃之内，确保经漏料口注入的玻璃液在模具内快速冷却、固化定型，不发生炸裂、粘模；

⑶从通气入口管通入惰性气体，调节惰性气体的流量，惰性气体通过后挡板内的气体通道由喇叭口状的导气槽吹向漏料口四周空间，流动的惰性气体可快速冷却成型区高温玻璃液的上表面，模具内玻璃液上表面粘度快速增加而固化、快速定型；当工艺要求需要大量的惰性气体来冷却玻璃液表面时，若出现玻璃板料底纹加深的现象，通过调节通气入口管周围的加热器来提升后挡板温度；

⑷调节导风装置，将成型模具上方吹入的惰性冷却气体及挥发的氟化物吸入，可适当调节玻璃液表面的空间温度，有利于上表面玻璃液的快速冷却固化。

本发明冷却装置可对流入模具内的高温玻璃液表面及空间进行强制冷却，导风装置可实现成型腔内高温气体的导出及控制气体的抽风量，加热装置可分别实现底模及侧模的温度控制和导入惰性气体的温度控制，厚度测定装置可测出玻璃板料的厚度变化从而控制牵引退火炉的牵引速度，报警装置可在报警区域发出高温或低温超限警报。本发明具有确保经漏料口注入的玻璃液在模具内快速冷却、固化定型，防止挥发条纹的产生，有效防止氟化物气体对周围操作环境污染的特点。本发明主要用于氟磷酸盐光学玻璃的成型。

附图说明

图1是本发明氟磷酸盐光学玻璃成型装置的主剖视图。

图2是本发明氟磷酸盐光学玻璃成型装置的左剖视图。

图3是本发明模具成型示意图。

图中：1. 漏料口炉；2. 漏料口；3. 玻璃液；4. 盖板；5. 测温热电偶；6. 通气入口管；7. 气体通道；8. 保温棉；9. 成型台；10. 加热器；11. 保温板；12. 升降装置；13.牵引式退火炉；14. 厚度测定孔；15. 导风装置；16. 报警热电偶；17. 底模；18. 导气槽；19. 侧模；20. 后挡板。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示。本发明一种氟磷酸盐光学玻璃的成型装置与配套结构包括：漏料口炉1、 漏料口2、成型模具、加热装置、温度测定装置、成型台9、冷却装置、导风装置15、厚度测定装置、报警装置和牵引式退火炉13。成型模具包括底模17、侧模19、后挡板20和盖板4。成型模具装于成型台9内，成型模具与成型台9之间设有保温层。盖板4上设有漏料孔、报警装置、导风装置15和厚度测定装置。冷却装置包括设置在后挡板20外端口的通气入口管6和后挡板20内并通向成型模具内腔上部空间的气体通道7。后挡板20内侧呈弧型倾斜面，外侧为平面；气体通道7包括横向设置的三组，每组气体通道7均包括水平气体通道、向上的气体通道和位于上表面的喇叭口状导气槽18。加热装置由两部分组成，一组为贴于成型模具底模17和两侧模19外侧的加热器10，另一组为通气入口管6周围的加热器。温度测定装置包括安装在后挡板20上面后侧槽内的测温热电偶5。报警装置由安装于盖板4小孔的报警热电偶16及其测温仪表组成。

通过螺栓将金属成型台9固定在升降装置12上，并在成型台9上表面铺设一定厚度的保温板11，用于隔绝成型模具热量向下传导至成型台9。保温板11上表面中部切开几个凹槽，开槽以中间疏、两侧密排列，将加热器10安装在凹槽内，然后将底模17放置于保温板11上，调整水平。依据成型规格选择侧模19和后挡板20，按图1、图2所示固定成型模具，在侧模19两侧设置加热器10并填充保温棉8，完成成型模具的保温。盖上盖板4，围成成型腔，并按顺序安装报警热电偶16、导风装置15、厚度测定孔14于成型腔上方。提升升降装置12，将漏料口2由盖板4上的开孔处伸入模具成型腔内上部空间，完成成型装置的安装。

导风装置安装在两侧模19之间玻璃板料的上部空间，用来抽走成型腔内的热气体，加快玻璃液表面的冷却。调节导风口的风门大小或风机转速，将成型模具已被加热的惰性气体及挥发的氟化物吸入导风管内，通过该方法可调节玻璃液表面的空间温度，有利于上表面玻璃液的快速冷却固化。吸入的氟化物可通过专用的设备进行处置，防止氟化物对周围操作环境的污染。

厚度测定装置由两侧模19之间上部盖板4的测定孔与激光测距仪组成，由激光测距仪发出的激光经由测定孔抵达玻璃板料表面时发生反射，反射光信号再被激光测距仪读取，可测出玻璃板料的厚度变化。激光测距仪测定的信号可作为控制信号，传送给牵引式退火炉13的网带电机，通过电机的转速可调整玻璃板料的牵引速度，从而控制玻璃液的成型厚度。当成型厚度偏厚时，激光测距仪给网带电机正信号，网带电机加速，玻璃板料的牵引速度加快，成型厚度就变薄，达到控制厚度的目的；反之亦然。

一般情况下，报警热电偶16用于测定成型腔上部空间的监控温度。正常成型时，玻璃液上表面空间温度远低于玻璃液温度，并且在一定的温度范围内波动。该波动温度区间可设定为工作温度区。此工作温度区之外则为报警区，通过测温仪表设定报警条件。当报警热电偶测定的温度在报警区域时，则发出高温或低温超限警报，提醒操作人员进行人工干预处理。

本发明一种氟磷酸盐光学玻璃的成型方法包括以下步骤：

⑴通过调节漏料口炉1温度，经过高温澄清、充分均化的无气泡、无条纹的氟磷酸盐光学玻璃液流入漏料管内，在漏料口2处注入成型模具内；保持漏料口2玻璃液温度高于液相温度（LT）0～50℃的某一温度值，让玻璃液的流出量保持恒定；保持漏料口与模具内玻璃液面一定的间距；距离过短，玻璃液面容易浸没至漏料口管，造成玻璃液阻塞而封口；距离过长，容易卷入条纹，形成玻璃缺陷；依据成型厚度调整玻璃板料的牵引速度，使玻璃板料的牵引量与料管的流出量一致，就能达到成型厚度稳定、均匀；

经由后档板20上的导气槽18集中吹向漏料口2的冷却气体，会带走漏料口2大量热量，导致漏料口2前后侧温度不一致，接受吹气一侧玻璃温度过低，会发生漏料口2封阻现象或在漏料口2处产生析晶，形成析晶条纹，或者由于注入的玻璃液存在粘度差造成流动紊乱形成条纹；为克服这一现象，可采用将导气槽18的喇叭口开口扩大来减缓漏料口处的风速，或者在漏料口2来风侧前部加阻挡板保护；

⑵通过调节成型模具两侧及底部的加热器10，控制模具底模17及侧模19的温度，使底模17及侧模19温度较玻璃液软化温度低150℃之内，确保经漏料口2注入的玻璃液在模具内快速冷却、固化定型，不发生炸裂、粘模；

依据成型板料的定型后外观质量判定模具温度是否合适，当成型板料横截面圆角偏大时，可提升两侧模19温度，减小侧模19与玻璃液3的温差来调整；依据玻璃底纹的深浅来调整底模17的控制温度来改善玻璃板料的底部成型质量；

⑶从通气入口管6通入惰性气体，调节惰性气体的流量，惰性气体通过后挡板20内的气体通道7由喇叭口状的导气槽18吹向漏料口2四周空间，流动的惰性气体可快速冷却成型区高温玻璃液3的上表面，由于氟磷酸盐玻璃的料性短，玻璃液3的粘度随温度变化大，模具内玻璃液上表面粘度快速增加而固化、快速定型，阻止了氟化物的挥发而快速定型，从而防止挥发条纹的产生；

成型厚规格产品时，玻璃液3本身积聚的热量大，热量不易散失，因此需要大量的惰性气体来冷却玻璃液表面，通入的惰性气体的流量大，造成后挡板20温度过低，玻璃板料底纹加深，为缓解这一现象，可适当加热通气入口管6处，来提升后挡板20温度，减小后挡板20与玻璃液3的温差，减弱玻璃板料底纹深度；

⑷调节导风装置15，将成型模具上方吹入的惰性冷却气体及挥发的氟化物吸入，可适当调节玻璃液表面的空间温度，有利于上表面玻璃液的快速冷却固化。

Claims (6)

1.一种氟磷酸盐光学玻璃的成型装置，该装置包括成型模具、加热装置和温度测定装置，成型模具包括底模（17）、侧模（19）、后挡板（20）和盖板（4）；其特征在于：还包括成型台（9）、冷却装置、导风装置（15）、厚度测定装置和报警装置；所述的成型模具装于成型台（9）内，成型模具与成型台（9）之间设有保温层；所述的盖板（4）上设有漏料孔、报警装置、导风装置（15）和厚度测定装置；所述的冷却装置包括设置在后挡板（20）外端口的通气入口管（6）和后挡板（20）内并通向成型模具内腔上部空间的气体通道（7）；所述的加热装置由两部分组成，一组为设置在成型模具两侧及底部的加热器（10），另一组为通气入口管（6）周围的加热器；所述的温度测定装置包括安装在后挡板（20）上面后侧槽内的测温热电偶（5）；所述的成型台（9）底部装有升降装置（12）；所述的后挡板（20）内侧呈弧型倾斜面，外侧为平面；气体通道（7）包括横向设置的三组，每组气体通道（7）均包括水平气体通道、向上的气体通道和位于上表面的喇叭口状导气槽。

2.根据权利要求1所述的一种氟磷酸盐光学玻璃的成型装置，其特征在于：所述的报警装置由安装于盖板（4）小孔的报警热电偶（16）及其测温仪表组成。

3.根据权利要求1所述的一种氟磷酸盐光学玻璃的成型装置，其特征在于：所述的导风装置安装在两侧模之间玻璃板料的上部空间。

4.根据权利要求1所述的一种氟磷酸盐光学玻璃的成型装置，其特征在于：所述的厚度测定装置由两侧模之间盖板（4）上的厚度测定孔（14）与激光测距仪组成。

5.根据权利要求1所述的一种氟磷酸盐光学玻璃的成型装置，其特征在于：所述的成型模具两侧及底部的加热器（10）为贴于底模和两侧模外侧的加热器；所述的保温层包括底部的保温板（11）和两侧的保温棉（8），保温板（11）上表面中部开有凹槽，加热器（10）安装在凹槽内。

6.一种将权利要求1所述成型装置用于氟磷酸盐光学玻璃成型的方法，其特征在于包括以下步骤：

⑴通过调节漏料口炉（1）温度，保持漏料口（2）玻璃液温度高于液相温度0～50℃，让玻璃液缓慢流入到成型模具内；

⑵通过调节成型模具两侧及底部的加热器（10），控制模具底模（17）及侧模（19）的温度，使底模（17）及侧模（19）的温度较玻璃液（3）软化温度低150℃之内，确保经漏料口（2）注入的玻璃液在模具内快速冷却、固化定型，不发生炸裂、粘模；

⑶从通气入口管（6）通入惰性气体，调节惰性气体的流量，惰性气体通过后挡板（20）内的气体通道（7）由喇叭口状的导气槽（18）吹向漏料口（2）四周空间，流动的惰性气体可快速冷却成型区高温玻璃液的上表面，模具内玻璃液上表面粘度快速增加而固化、快速定型；当工艺要求需要大量的惰性气体来冷却玻璃液表面时，若出现玻璃板料底纹加深的现象，通过调节通气入口管（6）周围的加热器来提升后挡板温度；

⑷调节导风装置（15），将成型模具上方吹入的惰性冷却气体及挥发的氟化物吸入，可适当调节玻璃液表面的空间温度，有利于上表面玻璃液的快速冷却固化。

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