CN111574033B - 一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，属于光学玻璃成型工艺领域，一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，包括循环滚动装置、聚料加压装置和多个成型模具，本发明首先通过对成型模具采用循环滚动的方式，以辅助成型模具内玻璃液自动进行充分填充和均匀混合，玻璃液呈双向循环的动态方式充分填充成型模具的内部，有效消除气泡的产生，同时因持续流动性使玻璃料不断覆盖模具整个内腔，降低了气泡、空气的存在，有效阻止了易挥发组分的挥发，并且在此基础上，再辅以对模具内的玻璃液进行加压补充，进一步填充气泡、空气处的间隙，从而最终形成完整的有效降低气泡、条纹存在的成型玻璃棒料。

Description

一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺

技术领域

本发明涉及光学玻璃成型工艺领域，更具体地说，涉及一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺。

背景技术

光学玻璃指能改变光的传播方向，并能改变紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃。狭义的光学玻璃是指无色光学玻璃；广义的光学玻璃还包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。光学玻璃可用于制造光学仪器中的透镜、棱镜、反射镜及窗口等。

光学玻璃的生产工艺包括熔炼、成型、退火和检验，光学玻璃的成型法有古典破埚法、滚压法和浇注法，但目前越来越广泛地采用漏料成型(用单坩埚或连熔流出料液)，能直接拉棒或滴料压型或漏料成型大尺寸的毛坯，提高料滴利用率和成品率，检验测定的指标有：光学常数、光学均匀度、条纹、气泡等。

传统的漏料成型方式一般采用的模具为开放式的，这样玻璃液中的易挥发成分能够通过模具开口从玻璃液中挥发出去，尤其对于低粘度、流动性大的玻璃液来说，由于挥发，易挥发性组分在玻璃液表面处的浓度比玻璃液表面下方的浓度低，同时由于流动性强，表面处的玻璃液随着玻璃液的流动进入表面下方，最终导致易挥发性组分的浓度在产品中不均匀，某些位置浓度较低，某些位置浓度较高。易挥发性组分在最终玻璃棒料中的浓度不均匀，意味着玻璃棒料的诸如折射率等光学性质不均匀，导致在玻璃棒料内部易挥发性组分浓度较低的位置处出现所谓的“条纹”缺陷。

虽然现有技术中虽然已存在使用密闭模具对玻璃进行漏液成型，以减少组分的挥发，但玻璃料进入模具腔中时，玻璃液中容易产生气泡，尤其是玻璃液与模具的接触面位置，因气泡的产生不仅造成玻璃液分布不均，填充不充分，并且，在空气间隙的存在下，还会造成易挥发组分的挥发，进入气泡空气中，从而造成成型玻璃中气泡以及条纹的同时存在。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，它首先通过对成型模具采用循环滚动的方式，以辅助成型模具内玻璃液自动进行充分填充和均匀混合，玻璃液呈双向循环的动态方式充分填充成型模具的内部，有效消除气泡的产生，同时因持续流动性使玻璃料不断覆盖模具整个内腔，降低了气泡、空气的存在，有效阻止了易挥发组分的挥发，并且在此基础上，再辅以对模具内的玻璃液进行加压补充，进一步填充气泡、空气处的间隙，从而最终形成完整的有效降低气泡、条纹存在的成型玻璃棒料。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，包括循环滚动装置、聚料加压装置和多个成型模具，其成型工艺包括以下步骤：

S1、注料：将玻璃液通过聚料加压装置同时输送至多个成型模具中，当成型模具和聚料加压装置内均注入足量的玻璃液后，停止聚料加压装置内玻璃液的加入；

S2、双向滚动：启动循环滚动装置，使多个成型模具均进行匀速地来回滚动过程，消除成型模具内的气泡，同时有效阻止成型模具中玻璃液内易挥发性组分的挥发；

S3、加压补充：一段时间后，关闭循环滚动装置，启动聚料加压装置，对其自身内部的玻璃液进行压缩，进而实现对成型模具内的玻璃液进行补充，填充气泡位置处的间隙；

S4、冷却成型：待成型模具内玻璃液冷却后，取出成型的光学玻璃棒料。

本发明首先通过对成型模具采用循环滚动的方式，以辅助成型模具内玻璃液自动进行充分填充和均匀混合，玻璃液呈双向循环的动态方式充分填充成型模具的内部，有效消除气泡的产生，同时因持续流动性使玻璃料不断覆盖模具整个内腔，降低了气泡、空气的存在，有效阻止了易挥发组分的挥发，并且在此基础上，再辅以对模具内的玻璃液进行加压补充，进一步填充气泡、空气处的间隙，从而最终形成完整的有效降低气泡、条纹存在的成型玻璃棒料。

进一步的，所述循环滚动装置包括底板，所述底板的上端固定连接有一对气缸和一对齿条板，所述气缸的输出端固定连接有推板，多个所述成型模具均位于一对推板之间，所述成型模具包括成型管，所述成型管包括管筒，所述管筒的外表面固定连接有套筒和一对齿轮，所述套筒位于一对齿轮之间，一对所述齿轮分别与一对齿条板啮合连接，所述管筒的出料端螺纹连接有密封盖，通过一对气缸进行相反方向的同步运行，同时加上齿轮和齿条板的配合，实现了多个成型管同步进行双向的循环滚动过程，使得成型管内部的玻璃液不断进行来回双向的流动，不断覆盖成型管的内部，有效消除气泡的产生和易挥发组分的挥发。

进一步的，所述聚料加压装置包括聚料筒和电动推杆，所述聚料筒的外端固定连接有主支架，所述主支架的上端固定连接有副支架，所述聚料筒位于副支架的内侧，所述电动推杆位于聚料筒的上侧，且电动推杆的上端固定连接于副支架的内表面，所述聚料筒的下端连接有多个输送管，所述输送管的端部与管筒的进料端连接，玻璃料依次通过聚料筒和输送管进入成型管的内部。

进一步的，所述聚料筒包括筒体，所述筒体的侧端固定连接有进液管，所述进液管的端部与玻璃熔炼炉的出料端连接，所述筒体的下端固定连接有接管，所述筒体的内部设有压合板，所述压合板的上端与电动推杆的输出端固定连接，通过电动推杆带动压合板向下移动，使压合板对筒体内的玻璃液进行加压，在挤压力的作用下玻璃液充分进入成型管的内部，填充因气泡、空气形成的空隙，使成型管内玻璃液再次填充密实，玻璃成型完整。

进一步的，所述输送管包括管体，所述管体的两端分别固定连接有主接头和副接头，所述主接头与管筒的进料口内部螺纹连接，所述副接头与接管的外端螺纹连接，使得成型管、输送管和聚料筒三者之间形成可拆卸的结构，从而可以根据需要控制成型管和输送管的数量，即控制单次工艺下玻璃棒料的成型数量。

进一步的，所述聚料加压装置还包括控制器，所述电动推杆和气缸均与控制器电性连接，通过控制器控制电动推杆和气缸的运行。

进一步的，所述压合板包括圆柱体，所述圆柱体上开设有多个均匀分布的圆形通孔，所述圆形通孔的内壁固定连接有多个密合软胶片，多个所述密合软胶片组合形成一个封闭的圆柱，密合软胶片具有较小的弯曲度，在较大的外力作用下可进行微小的弯曲变形，通过压合板向下移动对玻璃液进行加压过程中，当加压至一定程度时，此时成型管内已大致填充密实，继续加压时，玻璃液对密合软胶片的反作用力逐渐增大，迫使密合软胶片发生弯曲变形，从而过多的玻璃液将从相邻密合软胶片的间隙处溢出，此过程在起到提示作用的同时，也保证了成型管、输送管和聚料筒内部容量体积的稳定，减少过渡加压造成部件破裂的情况。

进一步的，所述套筒的外圈直径大于齿轮的齿顶圆直径，使得成型管在来回滚动时，相邻管筒之间通过套筒相接触，对彼此施加推力，相邻齿轮之间具有一定的空隙，互不接触，从而保证齿轮转动的稳定性。

进一步的，所述底板的上侧还设有限位板，所述推板的上端开设有凹槽，所述凹槽的内壁固定连接有橡胶垫，所述限位板位于一对凹槽的内部，所述限位板位于成型管的上侧，限位板在橡胶垫摩擦力的作用下，可以稳定卡在一对推板之间，跟随推板来回移动，对其下侧的成型管起到限位的作用，使成型管在相互推动下也不易向上挤出，使成型管稳定沿着齿条板来回滚动。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案首先通过对成型模具采用循环滚动的方式，以辅助成型模具内玻璃液自动进行充分填充和均匀混合，玻璃液呈双向循环的动态方式充分填充成型模具的内部，有效消除气泡的产生，同时因持续流动性使玻璃料不断覆盖模具整个内腔，降低了气泡、空气的存在，有效阻止了易挥发组分的挥发，并且在此基础上，再辅以对模具内的玻璃液进行加压补充，进一步填充气泡、空气处的间隙，从而最终形成完整的有效降低气泡、条纹存在的成型玻璃棒料。

(2)通过一对气缸进行相反方向的同步运行，同时加上齿轮和齿条板的配合，实现了多个成型管同步进行双向的循环滚动过程，使得成型管内部的玻璃液不断进行来回双向的流动，不断覆盖成型管的内部，有效消除气泡的产生和易挥发组分的挥发。

(3)聚料加压装置包括聚料筒和电动推杆，聚料筒的外端固定连接有主支架，主支架的上端固定连接有副支架，聚料筒位于副支架的内侧，电动推杆位于聚料筒的上侧，且电动推杆的上端固定连接于副支架的内表面，聚料筒的下端连接有多个输送管，输送管的端部与管筒的进料端连接，玻璃料依次通过聚料筒和输送管进入成型管的内部。

(4)聚料筒包括筒体，筒体的侧端固定连接有进液管，进液管的端部与玻璃熔炼炉的出料端连接，筒体的下端固定连接有接管，筒体的内部设有压合板，压合板的上端与电动推杆的输出端固定连接，通过电动推杆带动压合板向下移动，使压合板对筒体内的玻璃液进行加压，在挤压力的作用下玻璃液充分进入成型管的内部，填充因气泡、空气形成的空隙，使成型管内玻璃液再次填充密实，玻璃成型完整。

(5)输送管包括管体，管体的两端分别固定连接有主接头和副接头，主接头与管筒的进料口内部螺纹连接，副接头与接管的外端螺纹连接，使得成型管、输送管和聚料筒三者之间形成可拆卸的结构，从而可以根据需要控制成型管和输送管的数量，即控制单次工艺下玻璃棒料的成型数量。

(6)压合板包括圆柱体，圆柱体上开设有多个均匀分布的圆形通孔，圆形通孔的内壁固定连接有多个密合软胶片，多个密合软胶片组合形成一个封闭的圆柱，密合软胶片具有较小的弯曲度，在较大的外力作用下可进行微小的弯曲变形，通过压合板向下移动对玻璃液进行加压过程中，当加压至一定程度时，此时成型管内已大致填充密实，继续加压时，玻璃液对密合软胶片的反作用力逐渐增大，迫使密合软胶片发生弯曲变形，从而过多的玻璃液将从相邻密合软胶片的间隙处溢出，此过程在起到提示作用的同时，也保证了成型管、输送管和聚料筒内部容量体积的稳定，减少过渡加压造成部件破裂的情况。

(7)套筒的外圈直径大于齿轮的齿顶圆直径，使得成型管在来回滚动时，相邻管筒之间通过套筒相接触，对彼此施加推力，相邻齿轮之间具有一定的空隙，互不接触，从而保证齿轮转动的稳定性。

(8)底板的上侧还设有限位板，推板的上端开设有凹槽，凹槽的内壁固定连接有橡胶垫，限位板位于一对凹槽的内部，限位板位于成型管的上侧，限位板在橡胶垫摩擦力的作用下，可以稳定卡在一对推板之间，跟随推板来回移动，对其下侧的成型管起到限位的作用，使成型管在相互推动下也不易向上挤出，使成型管稳定沿着齿条板来回滚动。

附图说明

图1为本发明的流程框图；

图2为本发明的装置的立体图；

图3为本发明的装置的侧面结构示意图；

图4为本发明的成型模具处的侧面结构示意图；

图5为本发明的输送管和聚料筒连接处的局部侧面结构示意图；

图6为本发明的压合板的顶面结构示意图；

图7为本发明的成型管处的正面结构示意图之 一；

图8为本发明的成型管处的正面结构示意图之 二。

图中标号说明：

1底板、2气缸、3齿条板、4推板、5成型管、51管筒、52套筒、53齿轮、54密封盖、6输送管、61管体、62主接头、63副接头、7聚料筒、71筒体、72接管、73进液管、74压合板、7401圆柱体、7402密合软胶片、8副支架、9主支架、10电动推杆、11控制器、12限位板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例：

请参阅图1，一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，包括循环滚动装置、聚料加压装置和多个成型模具，其成型工艺包括以下步骤：

S1、注料：将玻璃液通过聚料加压装置同时输送至多个成型模具中，当成型模具和聚料加压装置内均注入足量的玻璃液后，停止聚料加压装置内玻璃液的加入；

S2、双向滚动：启动循环滚动装置，使多个成型模具均进行匀速地来回滚动过程，消除成型模具内的气泡，同时有效阻止成型模具中玻璃液内易挥发性组分的挥发；

S3、加压补充：一段时间后，关闭循环滚动装置，启动聚料加压装置，对其自身内部的玻璃液进行压缩，进而实现对成型模具内的玻璃液进行补充，填充气泡位置处的间隙；

S4、冷却成型：待成型模具内玻璃液冷却后，取出成型的光学玻璃棒料。

请参阅图2，循环滚动装置包括底板1，底板1的上端固定连接有一对气缸2和一对齿条板3，气缸2的输出端固定连接有推板4，多个成型模具均位于一对推板4之间，成型模具包括成型管5，请参阅图3和图4，成型管5包括管筒51，管筒51的外表面固定连接有套筒52和一对齿轮53，套筒52位于一对齿轮53之间，一对齿轮53分别与一对齿条板3啮合连接，管筒51的出料端螺纹连接有密封盖54，打开密封盖54方便进行脱膜，通过一对气缸2 进行相反方向的同步运行(即一个做伸出运动，一个做缩短运动，二者同步运动且速率相同)，同时加上齿轮53和齿条板3的配合，实现了多个成型管 5同步进行双向的循环滚动过程，使得成型管5内部的玻璃液不断进行来回双向的流动，不断覆盖成型管5的内部，有效消除气泡的产生和易挥发组分的挥发。

请参阅图2，聚料加压装置包括聚料筒7和电动推杆10，聚料筒7的外端固定连接有主支架9，主支架9的上端固定连接有副支架8，聚料筒7位于副支架8的内侧，电动推杆10位于聚料筒7的上侧，且电动推杆10的上端固定连接于副支架8的内表面，聚料筒7的下端连接有多个输送管6，输送管 6的端部与管筒51的进料端连接，玻璃料依次通过聚料筒7和输送管6进入成型管5的内部，聚料加压装置还包括控制器11，电动推杆10和气缸2均与控制器11电性连接，通过控制器11控制电动推杆10和气缸2的运行。

请参阅图3，聚料筒7包括筒体71，筒体71的侧端固定连接有进液管73，进液管73的端部与玻璃熔炼炉的出料端连接，筒体71的下端固定连接有接管72，筒体71的内部设有压合板74，压合板74的上端与电动推杆10的输出端固定连接，通过电动推杆10带动压合板74向下移动，使压合板74对筒体71内的玻璃液进行加压，在挤压力的作用下玻璃液充分进入成型管5的内部，填充因气泡、空气形成的空隙，使成型管5内玻璃液再次填充密实，玻璃成型完整，请参阅图6，压合板74包括圆柱体7401，圆柱体7401上开设有多个均匀分布的圆形通孔，圆形通孔的内壁固定连接有多个密合软胶片 7402，多个密合软胶片7402组合形成一个封闭的圆柱，密合软胶片7402采用耐高温的橡胶材料制成，具有较小的弯曲度，在较大的外力作用下可进行微小的弯曲变形，通过压合板74向下移动对玻璃液进行加压过程中，当加压至一定程度时，此时成型管5内已大致填充密实，继续加压时，玻璃液对密合软胶片7402的反作用力逐渐增大，迫使密合软胶片7402发生弯曲变形，从而过多的玻璃液将从相邻密合软胶片7402的间隙处溢出，此过程在起到提示作用的同时，也保证了成型管5、输送管6和聚料筒7内部容量体积的稳定，减少过渡加压造成部件破裂的情况。

请参阅图3、图4和图5，输送管6包括管体61，管体61的两端分别固定连接有主接头62和副接头63，主接头62与管筒51的进料口内部螺纹连接，副接头63与接管72的外端螺纹连接，使得成型管5、输送管6和聚料筒7三者之间形成可拆卸的结构，从而可以根据需要控制成型管5和输送管6的数量，即控制单次工艺下玻璃棒料的成型数量，接管72上设置有与其配套的管塞(图中未画出)，在接管72不与副接头63连接时，可通过管塞使其密封，防止玻璃液的流出。

请参阅图7和图8，套筒52的外圈直径大于齿轮53的齿顶圆直径，使得成型管5在来回滚动时，相邻管筒51之间通过套筒52相接触，对彼此施加推力，相邻齿轮53之间具有一定的空隙，互不接触，从而保证齿轮53转动的稳定性，底板1的上侧还设有限位板12，推板4的上端开设有凹槽，凹槽的内壁固定连接有橡胶垫，限位板12位于一对凹槽的内部，限位板12位于成型管5的上侧，限位板12在橡胶垫摩擦力的作用下，可以稳定卡在一对推板4之间，跟随推板4来回移动，对其下侧的成型管5起到限位的作用，使成型管5在相互推动下也不易向上挤出，使成型管5稳定沿着齿条板3来回滚动。

本发明首先通过对成型模具采用循环滚动的方式，以辅助成型模具内玻璃液自动进行充分填充和均匀混合，玻璃液呈双向循环的动态方式充分填充成型模具的内部，有效消除气泡的产生，同时因持续流动性使玻璃料不断覆盖模具整个内腔，降低了气泡、空气的存在，有效阻止了易挥发组分的挥发，并且在此基础上，再辅以对模具内的玻璃液进行加压补充，进一步填充气泡、空气处的间隙，从而最终形成完整的有效降低气泡、条纹存在的成型玻璃棒料。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，其特征在于：包括循环滚动装置、聚料加压装置和多个成型模具，其成型工艺包括以下步骤：

S1、注料：将玻璃液通过聚料加压装置同时输送至多个成型模具中，当成型模具和聚料加压装置内均注入足量的玻璃液后，停止聚料加压装置内玻璃液的加入；

S2、双向滚动：启动循环滚动装置，使多个成型模具均进行匀速地来回滚动过程，消除成型模具内的气泡，同时有效阻止成型模具中玻璃液内易挥发性组分的挥发；

S3、加压补充：一段时间后，关闭循环滚动装置，启动聚料加压装置，对其自身内部的玻璃液进行压缩，进而实现对成型模具内的玻璃液进行补充，填充气泡位置处的间隙；

S4、冷却成型：待成型模具内玻璃液冷却后，取出成型的光学玻璃棒料；

所述循环滚动装置包括底板（1），所述底板（1）的上端固定连接有一对气缸（2）和一对齿条板（3），所述气缸（2）的输出端固定连接有推板（4），多个所述成型模具均位于一对推板（4）之间，所述成型模具包括成型管（5），所述成型管（5）包括管筒（51），所述管筒（51）的外表面固定连接有套筒（52）和一对齿轮（53），所述套筒（52）位于一对齿轮（53）之间，一对所述齿轮（53）分别与一对齿条板（3）啮合连接，所述管筒（51）的出料端螺纹连接有密封盖（54）；

所述聚料加压装置包括聚料筒（7）和电动推杆（10），所述聚料筒（7）的外端固定连接有主支架（9），所述主支架（9）的上端固定连接有副支架（8），所述聚料筒（7）位于副支架（8）的内侧，所述电动推杆（10）位于聚料筒（7）的上侧，且电动推杆（10）的上端固定连接于副支架（8）的内表面，所述聚料筒（7）的下端连接有多个输送管（6），所述输送管（6）的端部与管筒（51）的进料端连接。

2.根据权利要求1所述的一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，其特征在于：所述聚料筒（7）包括筒体（71），所述筒体（71）的侧端固定连接有进液管（73），所述进液管（73）的端部与玻璃熔炼炉的出料端连接，所述筒体（71）的下端固定连接有接管（72），所述筒体（71）的内部设有压合板（74），所述压合板（74）的上端与电动推杆（10）的输出端固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，其特征在于：所述输送管（6）包括管体（61），所述管体（61）的两端分别固定连接有主接头（62）和副接头（63），所述主接头（62）与管筒（51）的进料口内部螺纹连接，所述副接头（63）与接管（72）的外端螺纹连接。

4.根据权利要求1所述的一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，其特征在于：所述聚料加压装置还包括控制器（11），所述电动推杆（10）和气缸（2）均与控制器（11）电性连接。

5.根据权利要求2所述的一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，其特征在于：所述压合板（74）包括圆柱体（7401），所述圆柱体（7401）上开设有多个均匀分布的圆形通孔，所述圆形通孔的内壁固定连接有多个密合软胶片（7402），多个所述密合软胶片（7402）组合形成一个封闭的圆柱。

6.根据权利要求1所述的一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，其特征在于：所述套筒（52）的外圈直径大于齿轮（53）的齿顶圆直径。

7.根据权利要求1所述的一种低粘度光学玻璃动态补充式漏料成型工艺，其特征在于：所述底板（1）的上侧还设有限位板（12），所述推板（4）的上端开设有凹槽，所述凹槽的内壁固定连接有橡胶垫，所述限位板（12）位于一对凹槽的内部，所述限位板（12）位于成型管（5）的上侧。

Images