CN112266152A - 一种硫系玻璃热压成型方法及设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种硫系玻璃热压成型方法及设备，通过设置具有三个不同预设温度的预热区、工作区和退火区，且工作区包括挤压等待区和挤压区，将与所需要制备硫系玻璃预型体形状相匹配的硫系玻璃锭到由成型模具内，且将成型模具由预热区移入到工作区后，利用已预设好且与该成型模具相匹配的工艺参数集控制挤压装置挤压成型模具，以根据成型模具上盖受到的挤压力动态调整挤压速度，使成型模具内受热软化的硫系玻璃锭在受到相应的挤压力和挤压时间后，再将挤压完成的成型模具移入退火区退火，进而再脱模处理后得到硫系玻璃预型体，实现了对挤压速度的动态调整，避免了挤压速度过快或过慢对硫系玻璃光学特性的不利影响，提高了硫系玻璃预型体的正品率。

Description

一种硫系玻璃热压成型方法及设备

技术领域

本发明涉及硫系玻璃制备领域，尤其涉及一种硫系玻璃热压成型方法及设备。

背景技术

玻璃作为一种特殊的材料，已经被广泛地应用在建筑、光学、光纤通信和显示等领域。玻璃在常温条件下是固态，可以通过打磨抛光做成所需要的光学配件或者器件。另外，玻璃在高温条件下还表现出良好的热塑性，因而可以通过对玻璃进行热加工处理的方式制成诸如光纤光缆、超薄显示玻璃以及精密模压镜片等具有特殊用途的材料。

作为一种在红外区有相对较高透过率的特殊玻璃，硫系玻璃近年来已经得到快速发展。目前，硫系玻璃已经被广泛地应用在热成像仪以及其他诸如安防、汽车夜视等涉及热红外的新兴光学系统和领域中。

随着硫系玻璃应用领域的不断拓展和加深，对于红外硫系玻璃的加工效率也提出了更高的要求，并且对于不同形状的硫系玻璃预型体的需求也在提升。因此，如何利用硫系玻璃的已有特性制备得到所需要的硫系玻璃预型体，并且保持硫系玻璃的良好光线特性，提高硫系玻璃锭利用率，至关重要。

发明内容

本发明所要解决的第一个技术问题是针对上述现有技术提供一种硫系玻璃热压成型方法。

本发明所要解决的第二个技术问题是提供一种实现上述硫系玻璃热压成型方法的硫系玻璃热压成型设备。

本发明解决第一个技术问题所采用的技术方案为：一种硫系玻璃热压成型方法，其特征在于，包括如下步骤1～步骤9：

步骤1，分别设置预热区、工作区和退火区；其中，所述工作区包括挤压等待区和挤压区，所述挤压区处设置有受控的挤压装置；

步骤2，分别对应设置预热区、工作区和退火区的预设温度值；其中，所述预热区对应的预设温度值标记为T₁，所述工作区对应的预设温度值标记为T₂，所述退火区对应的预设温度值标记为T₃，且T₁<T₃<T₂，预设温度值T₁大于室温；

步骤3，分别加热预热区、工作区和退火区达到各自对应的预设温度值，且令各区内的温度在预设温度值处于稳定状态；

步骤4，根据需要得到的硫系玻璃预型体，将与该硫系玻璃预型体同质量的硫系玻璃锭放入到成型模具下盖中，并将与该成型模具下盖相匹配的成型模具上盖加装到该成型模具下盖上，得到封装后的成型模具；其中，硫系玻璃锭位于成型模型下盖与成型模具上盖封装后所形成的空间内，所述成型模具下盖具有与硫系玻璃预型体的形状相匹配的模仁；

步骤5，将封装后的成型模具放置到预热区内，且设置与该成型模具相对应的工艺参数集；其中，所述工艺参数集至少包括针对成型模具的第一预设挤压速度V₁、第二预设挤压速度V₂、调整挤压速度时所对应的第一预设压力阈值P_{threshold_1}以及第二预设压力阈值P_{threshold_2}，第一预设挤压速度V₁大于第二预设挤压速度V₂；

步骤6，移动所述成型模具依次经过预热区和工作区的等待区，并令该成型模具再移动进入到工作区的挤压区；

步骤7，待所述成型模具移动至挤压区的预设位置后，根据已设置的且与该成型模具相对应的工艺参数集控制挤压装置挤压该成型模具；其中，该步骤7通过如下步骤S1～S7的方式挤压该成型模具：

步骤S1，将挤压装置以第一预设挤压速度V₁挤压所述成型模具的成型模具上盖，转入步骤S2；

步骤S2，实时检测所述成型模具上盖受到的挤压力，转入步骤S3；

步骤S3，根据检测到的挤压力做出判断处理：

当挤压力大于第一预设压力阈值P_{threshold_1}时，转入步骤S4；否则，转入步骤S2；

步骤S4，将挤压装置的当前挤压速度降低至第二预设挤压速度V₂，使该挤压装置以第二预设挤压速度V₂挤压所述成型模具上盖，转入步骤S5；

步骤S5，再次实时检测所述成型模具上盖受到的挤压力，转入步骤S6；

步骤S6，根据检测到的挤压力做出判断处理：

当挤压力大于第二预设压力阈值P_{threshold_2}时，暂停挤压装置继续挤压所述成型模具上盖且维持挤压装置接触成型模具上盖，并启动计时操作，转入步骤S7；否则，继续令挤压装置挤压所述成型模具上盖，转入步骤S5；

步骤S7，根据计时数值做出判断处理：

当计时数值达到预设时间值T时，解除挤压装置对所述成型模具上盖的挤压，转入步骤8；否则，清除当前的计时值，转入步骤S6；

步骤8，所述成型模具在挤压区被完成挤压操作后，将该成型模具移动至退火区，转入步骤9；

步骤9，将所述成型模具在退火区做退火处理，得到分离后的成型模具以及经热压成型的硫系玻璃预型体。

进一步地，在所述硫系玻璃热压成型方法中，所述成型模具的成型模具下盖内形成有与所述硫系玻璃预型体相匹配的模具沉槽。

再进一步地，所述硫系玻璃预型体具有圆形状横截面，所述成型模具下盖的模仁的横截面为与硫系玻璃预型体的圆形状横截面相匹配的圆形状；其中，在步骤5中，所述第二预设压力阈值P_{threshold_2}根据所述模仁的圆形状横截面的直径以及所述模仁的初始深度确定。

进一步地，在所述硫系玻璃热压成型方法中，所述第二预设压力阈值P_{threshold_2}与所述模仁的圆形状横截面的直径的平方呈正比例关系，所述预设时间值T与所述模仁的初始深度呈正比例关系，且该预设时间值T与所述模仁的曲率半径呈反比例关系。

再改进地，在所述硫系玻璃热压成型方法中，在步骤9之后还包括：重新选择需要得到的硫系玻璃预型体，且得到封装有与所需要的硫系玻璃预型体同质量硫系玻璃锭的成型模具，转入执行步骤5。

进一步地，在所述硫系玻璃热压成型方法中，所述挤压区的预设位置为挤压区的中心区域。

另外，在挤压装置对成型模具上盖的挤压过程中，可能因各种因素导致挤压装置的挤压面(即接触成型模具上盖且给成型模具上盖施加压力的面)与成型模具上盖的受力面错位情况发生，最终因成型模具上盖表面各处受到的压力不均匀而影响成型模具内硫系玻璃锭的均匀成型效果。因此，为了避免上述情况的发生，本发明的所述硫系玻璃热压成型方法还包括：在挤压装置挤压成型模具过程中，纠正挤压面与模具上盖受力面错位的机构。

本发明解决第二技术问题所采用的技术方案为：硫系玻璃热压成型设备，实现所述的硫系玻璃热压成型方法，其特征在于，包括：

预热炉，其内侧具有第一加热装置和第一温度传感器；

工作炉，包括挤压等待区和挤压区，该工作炉内侧设置有第二加热装置和第二温度传感器；

挤压装置，设置在工作炉处，该挤压装置具有转速可调的电机以及能被电机驱动以在工作炉内垂直升降的挤压杆，挤压杆与工作炉的挤压区相对应；

退火炉，其内侧具有第三加热装置和第三温度传感器；

速度检测装置，设置在电机上，检测挤压杆的升降速度；

压力检测装置，设置在挤压杆上，检测挤压杆接触成型模具上盖时的压力；

计时器，位于预热炉、工作炉和退火炉的外侧；

输送装置，具有依次穿过预热炉、工作炉和退火炉的传动链条；其中，传动链条具有放置封装后成型模具的模具放置区，所述成型模具具有能封装在一起的成型模具上盖和成型模具下盖，成型模具下盖具有与硫系玻璃预型体的形状相匹配的模仁；

控制器，具有操控显示屏，该控制器分别连接第一加热装置、第二加热装置、第三加热装置、第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、速度检测装置、压力检测装置、计时器、电机和输送装置；其中，预热炉的前方设置有能封闭该预热炉进料口的进料炉门，预热炉和工作炉之间设置有第一炉门，工作炉与退火炉之间设置有第二炉门，退火炉的后方设置有能封闭该退火炉出料口的出料炉门，所述进料炉门、第一炉门、第二炉门和出料炉门分别连接控制器，以根据控制器的指令升起或者下降。

改进地，在所述硫系玻璃热压成型设备中，所述成型模具上盖和成型模具下盖上具有标识封装位置的定位标记。

优选地，在所述硫系玻璃热压成型设备中，所述压力检测装置为柔性压力传感器。

改进地，在所述硫系玻璃热压成型设备中，所述输送装置的传动链条以闭环的形式穿过预热炉、工作炉和退火炉。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

首先，本发明中的硫系玻璃热压成型方法充分考虑硫系玻璃的粘度会随着温度增加而呈现指数型衰减以及容易因温度过高而造成硫系玻璃与模具分离困难、出现气泡等缺陷的热学性质，在热压成型过程中分别设置了具有不同温度区间的预热区、工作区和退火区，每一个温度区对应着一个预设温度值且使得预热区、工作区和退火区这三个区内的温度值呈现梯度变化，且预热区所对应的预设温度值大于外界环境温度，这样可以在保证热压成型工艺过程连续性的同时，兼顾硫系玻璃的上述热学性质，从而最大限度地保证热压成型工艺的可重复性和一致性，降低硫系玻璃因加工过程中的温度不合适而出现碎裂和报废现象，这样不仅确保了硫系玻璃的特性，而且提高了硫系玻璃锭的利用率；

其次，在对成型模具内受热软化的硫系玻璃锭实施挤压时，通过设置不同的挤压速度以及对应的压力阈值，使得挤压过程可以根据成型模具的模具上盖所受到的挤压力动态调整挤压速度，降低因快速挤压成型模具而造成其内部的硫系玻璃锭出现碎裂，同时还可避免因挤压力过小而导致无法压制到预设尺寸而出现废品而降低废品率，这样可以提高加工效率和正品率；

再次，根据挤压速度和挤压力阈值所设置的需要等待的预设时间值T，可以有效缩短成型模具内软化的硫系玻璃锭在高温条件下的时间周期，有效阻止玻璃析晶问题，确保所制备的硫系玻璃预型体的正常光学性能；

另外，由于针对工作区预先设置了温度值T₂，且令该工作区稳定地维持在该温度值T₂，这样可以在工作区内形成均匀的温度场(或称温场)，大幅度降低成型模具内的硫系玻璃锭因温度场不均匀而产生低粘度下的气泡等缺陷，继而也就可以通过形成的均匀温场提高所得产品的成品率和正品率；

最后，还可以重新选择需要得到的硫系玻璃预型体，使得放置有与该硫系玻璃预型体同质量的硫系玻璃锭放入到成型模具内，且把这样的批量成型模具输入到预热炉、工作炉和退火炉内完成热压成型工艺，实现针对硫系玻璃的批量热压成型，提高加工效率。

附图说明

图1为本发明实施中硫系玻璃热压成型方法的流程示意图；

图2为本发明实施中硫系玻璃热压成型设备的结构示意图；

图3为本发明实施中硫系玻璃热压成型设备内的主要部件连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例提供一种硫系玻璃热压成型方法，包括如下步骤1～步骤9：

步骤1，分别设置预热区、工作区和退火区，转入步骤2；其中，此处的工作区包括挤压等待区和挤压区，挤压区处设置有受控的挤压装置；

步骤2，分别对应设置预热区、工作区和退火区的预设温度值，转入步骤3；其中，预热区对应的预设温度值标记为T₁，工作区对应的预设温度值标记为T₂，退火区对应的预设温度值标记为T₃，且T₁<T₃<T₂；预设温度值T₁大于室温；

步骤3，分别加热预热区、工作区和退火区达到各自对应的预设温度值，且令各区内的温度在预设温度值处于稳定状态，转入步骤4；

也就是说，需要在该步骤3中，将预热区内的温度加热到预设温度值T₁且使得预热区内的温度稳定在该温度值T₁；同样地，工作区内的温度也需要达到且维持在稳定的温度值T₂，退火区内的温度达到且维持在稳定的温度值T₃；

需要说明的是，在该实施例的步骤1和步骤2中，充分考虑了硫系玻璃的粘度会随着温度增加而呈现指数型衰减以及容易因温度过高而造成硫系玻璃与模具分离困难、出现气泡等缺陷的热学性质，在热压成型过程中分别设置了具有不同温度区间的预热区、工作区和退火区，每一个温度区对应着一个预设温度值且使得预热区、工作区和退火区这三个区内的温度值呈现梯度变化，预热区所对应的温度T₁大于外界环境温度，这样可以在保证热压成型工艺过程连续性的同时，兼顾硫系玻璃的上述热学性质，从而最大限度地保证热压成型工艺的可重复性和一致性，降低硫系玻璃因加工过程中的温度不合适而出现的碎裂和报废现象；

步骤4，根据需要得到的硫系玻璃预型体，将与该硫系玻璃预型体同质量的硫系玻璃锭放入到成型模具下盖中，并将与该成型模具下盖相匹配的成型模具上盖加装到该成型模具下盖上，得到封装后的成型模具，转入步骤5；其中，硫系玻璃锭位于成型模型下盖与成型模具上盖封装后所形成的空间内，该成型模具下盖具有与硫系玻璃预型体的形状相匹配的模仁；

需要说明的是，在针对硫系玻璃预型体的加工成型过程中，硫系玻璃预型体的质量不会发生变化，由此，根据物体的质量m、物体体积V以及物体密度p之间的关系m＝pV可以知道，假设所需要得到的硫系玻璃预型体为具有圆形横截面的凹曲球状硫系玻璃，则该硫系玻璃预型体具有多个曲率半径不同的凹曲球面，那么，就选择与该凹曲球状硫系玻璃同质量的硫系玻璃锭作为放入到该步骤4的成型模具下盖中的物料；与该凹曲球状硫系玻璃相对应，成型模具的成型模具下盖内形成有与凹曲球状硫系玻璃的形状相匹配的模具模仁，模仁的横截面为圆形状，即成型模具下盖的模仁的横截面为与硫系玻璃预型体的圆形状横截面相匹配的圆形状；

步骤5，将封装后的成型模具放置到预热区内，实现给该成型模具内硫系玻璃锭的加热，使硫系玻璃锭受热软化，并设置与该成型模具相对应的工艺参数集，转入步骤6；其中，所述工艺参数集至少包括针对成型模具的第一预设挤压速度V₁、第二预设挤压速度V₂、调整挤压速度时所对应的第一预设压力阈值P_{threshold_1}以及第二预设压力阈值P_{threshold_2}，第一预设挤压速度V₁大于第二预设挤压速度V₂，即V₁>V₂；

需要说明的是，该实施例中的第一预设压力阈值P_{threshold_1}是一个关于成型模具上盖所受挤压力变化的判断阈值，一旦当成型模具所受到的挤压力大于该第一预设压力阈值P_{threshold_1}时，就令挤压装置的挤压速度由第一预设挤压速度V₁变为第二预设挤压速度V₂；

此处的第二预设压力阈值P_{threshold_2}根据成型模具下盖的所述模仁的圆形状横截面的直径D以及所述压制材料随温度变化的k决定，并且该第二预设压力阈值P_{threshold_2}与所述模仁的圆形状横截面的直径的平方(即D²)呈正比例关系；例如，P_{threshold_2}＝k·D²，此处的k是硫系玻璃锭随温度变化时的粘度系数。对于同一种材料，在相同温度条件下的粘度系数k是相同的；对于不同种材料，可以通过调整温度T₂，使粘度系数k在大致相同的范围内。例如，在压制直径100mm的As₂Se₃预型体中，温度为T₂＝260℃时，P_{threshold_2}＝500公斤压力；此处的第一预设压力阈值P_{threshold_1}是挤压装置施加压力时的压力面与成型模具上盖接触瞬间所产生的压力突变值，例如该实施例将第一预设压力阈值P_{threshold_1}设置为空载压力值F₀加上50公斤压力值，即P_{threshold_1}＝50N+F₀，F₀≥0。该第一预设压力阈值P_{threshold_1}设置过大会导致挤压装置快速下降而压碎待成型玻璃，第一预设压力阈值P_{threshold_1}设置过小将无法排除压力正常波动产生的随机误差。因此，该实施例设置第一预设压力阈值P_{threshold_1}＝50N。

此处的第一预设时间T与模仁深度H呈正比例关系，第一预设时间T与待模仁曲率半径R呈反比例关系，例如，该实施例中的第一预设时间T＝(A·H)/R，A是大于0的常数。

在该步骤5中，挤压装置在对成型模具内受热软化的硫系玻璃锭实施挤压时，通过设置不同的挤压速度(即第一预设挤压速度V₁和第二预设挤压速度V₂)以及对应的压力阈值(即第一预设压力阈值P_{threshold_1})，从而使得挤压过程可以根据成型模具的模具上盖所受到的挤压力动态调整挤压装置的挤压速度，降低因快速挤压成型模具而造成该成型模具内部的硫系玻璃锭出现碎裂的发生概率，提高加工效率和正品率，同时还可避免因挤压力过小导致成型模具内的硫系玻璃锭无法被准确压制到预设尺寸而出现废品；

步骤6，移动成型模具依次经过预热区和工作区的等待区，并令该成型模具再移动进入到工作区的挤压区，转入步骤7；

由于针对工作区预先设置了温度值T₂，并且令该工作区稳定地维持在温度值T₂，这样可以在工作区内形成一个均匀的温场，通过形成的该均匀温场提高成品率和正品率，大幅降低成型模具内的硫系玻璃锭因温度场不均匀而产生低粘度下的气泡等缺陷；

步骤7，待所述成型模具移动至挤压区的预设位置后，根据已设置的且与该成型模具相对应的工艺参数集控制挤压装置挤压该成型模具，转入步骤8；其中，该实施例中所设置的预设位置是挤压区的中心区域；且该步骤7通过如下步骤S1～S7的方式挤压该成型模具：

步骤S1，将挤压装置以第一预设挤压速度V₁挤压成型模具的成型模具上盖，转入步骤S2；其中，在挤压装置挤压成型模具的整个过程中，始终执行保持挤压装置的挤压面与成型模具上盖的受力面之间平行的操作；

步骤S2，实时检测成型模具上盖受到的挤压力F_t，转入步骤S2；其中，时间t>0；

步骤S3，根据检测到的挤压力做出判断处理：

当挤压力F_t大于第一预设压力阈值P_{threshold_1}时，说明达到了切换挤压装置的挤压速度的条件，转入步骤S4；否则，转入步骤S2；

步骤S4，将挤压装置的当前挤压速度V₁降低至第二预设挤压速度V₂，使该挤压装置以第二预设挤压速度V₂挤压成型模具上盖，转入步骤S5；

步骤S5，再次实时检测成型模具上盖受到的挤压力F_t，转入步骤S6；

步骤S6，根据检测到的挤压力做出判断处理：

当挤压力F_t大于第二预设压力阈值P_{threshold_2}时，暂停挤压装置继续挤压成型模具上盖且维持挤压装置接触成型模具上盖，并启动计时操作，转入步骤S7；否则，继续令挤压装置挤压所述成型模具上盖，转入步骤S5；

步骤S7，根据计时数值做出判断处理：

当计时数值达到预设时间值T时，说明成型模具内受挤压的软化硫系玻璃锭已经被维持挤压了所需要的时间，此时就解除挤压装置对所成型模具上盖的挤压，转入步骤8；否则，清除当前的计时值，转入步骤S6；

步骤8，成型模具在挤压区被完成挤压操作后，将该成型模具移动至退火区，转入步骤9；

步骤9，将成型模具在退火区做退火处理，得到分离后的成型模具以及经热压成型的硫系玻璃预型体。其中，此处分离后的成型模块可以再被拆开分离，得到成型模具上盖和成型模具下盖。

需要说明的是，在挤压装置对成型模具上盖的挤压过程中，还可以通过执行限位机构，避免因各种因素导致挤压装置的挤压面(即接触成型模具上盖且给成型模具上盖施加压力的面)与成型模具上盖的受力面出现错位情况发生，如此可以减少或者避免因成型模具上盖表面各处受到的挤压力随机分布(即各处所受压力不均匀)而影响成型模具内硫系玻璃锭的均匀成型效果。此处的该限位机构可以在挤压装置挤压成型模具过程中，纠正挤压面与模具上盖受力面之间的错位。

另外，在该步骤7中，通过根据挤压速度和挤压力阈值所设置的需要等待的预设时间值T，可以有效缩短成型模具内的软化硫系玻璃锭在高温条件下的时间周期，从而有效阻止硫系玻璃的玻璃析晶问题，确保所制备的硫系玻璃预型体的正常光学性能。

当然，也可以在执行完毕步骤9之后，重新选择需要得到的硫系玻璃预型体，且得到封装有与所需要的硫系玻璃预型体同质量硫系玻璃锭的成型模具，转入执行步骤5，从而可以实现针对大量硫系玻璃锭的热压成型，得到批量的硫系玻璃预型体。

该实施例还提供了一种实现上述硫系玻璃热压成型方法的硫系玻璃热压成型设备。具体地，参见图2和图3所示，该实施例的硫系玻璃热压成型设备包括：

预热炉1，其内侧具有第一加热装置11和第一温度传感器12；第一加热装置11用来对预热炉1的内部加热，第一温度传感器12负责检测预热炉1内的温度；

工作炉2，包括挤压等待区201和挤压区202，该工作炉2内侧设置有第二加热装置21和第二温度传感器22；第二加热装置21用来对工作炉2的内部(含挤压等待区201和挤压区202)加热，第二温度传感器22负责检测工作炉2内的温度；其中，通过第二加热装置21加热工作炉2内温度到预设的温度值，可以使得工作炉2内形成一个均匀的温场；

挤压装置3，设置在工作炉2处，该挤压装置3具有转速可调的电机31以及能被电机31驱动以在工作炉2内垂直升降的挤压杆32，挤压杆32与工作炉2的挤压区202相对应；

退火炉4，其内侧具有第三加热装置41和第三温度传感器42；第三加热装置41用来对退火炉4的内部加热，第三温度传感器42负责检测退火炉4内的温度；

速度检测装置51，设置在电机31上，检测挤压杆32的升降速度；

压力检测装置52，设置在挤压杆32上，检测挤压杆32接触成型模具上盖时的压力；该压力检测装置52采用柔性压力传感器；

计时器6，位于预热炉1、工作炉2和退火炉4的外侧；

输送装置7，具有依次穿过预热炉1、工作炉2和退火炉4的传动链条71；其中，传动链条71具有放置封装后成型模具的模具放置区710，成型模具具有能封装在一起的成型模具上盖和成型模具下盖，成型模具下盖具有与硫系玻璃预型体的形状相匹配的模仁；成型模具上盖和成型模具下盖上具有标识封装位置的定位标记；

控制器8，具有操控显示屏，该控制器8分别连接第一加热装置11、第二加热装置21、第三加热装置41、第一温度传感器12、第二温度传感器22、第三温度传感器42、速度检测装置51、压力检测装置52、计时器6、电机31和输送装置7；其中，预热炉1的前方设置有能封闭该预热炉进料口的进料炉门91，预热炉1和工作炉2之间设置有第一炉门92，工作炉2与退火炉4之间设置有第二炉门93，退火炉4的后方设置有能封闭该退火炉出料口的出料炉门94，进料炉门91、第一炉门92、第二炉门93和出料炉门94分别连接控制器8，以根据控制器的指令升起或者下降，从而打开对应的炉门或者关闭对应的炉门。具体地，该实施例中的进料炉门91、第一炉门92、第二炉门93和出料炉门94均为受到控制器8控制的电控炉门。通过控制器8的操控显示屏，可以分别预先设置预热区、工作区和退火区所需要达到的温度。

另外，根据所需要得到的硫系玻璃预型体，通过控制器8的操控显示屏设置与该硫系玻璃预型体相对应的工艺参数集。此处的工艺参数集至少包括针对成型模具的第一预设挤压速度V₁、第二预设挤压速度V₂、调整挤压速度的第一预设压力阈值P_{threshold_1}以及第二预设压力阈值P_{threshold_2}，第一预设挤压速度V₁大于第二预设挤压速度V₂。

以下对该实施例中的硫系玻璃热压成型设备的热压成型工作过程做出说明：

根据需要得到的硫系玻璃预型体，将与该硫系玻璃预型体同质量的硫系玻璃锭放入到成型模具下盖中，并将与该成型模具下盖相匹配的成型模具上盖加装到该成型模具下盖上，得到封装后的成型模具；其中，此时的硫系玻璃锭位于成型模型下盖与成型模具上盖封盖后所形成的空间内；

硫系玻璃热压成型设备在未启动状态下，令进料炉门91、第一炉门92、第二炉门93和出料炉门94均处于关闭状态，预热炉1、工作炉2和退火炉4通过彼此之间处于关闭的炉门隔离，以使得相互独立的炉区；

启动预热炉1、工作炉2和退火炉4，通过控制器8的操控显示屏设置与所需要预型体相对应的工艺参数集和各炉所对应的预设温度值；其中，工艺参数集包括针对成型模具的第一预设挤压速度V₁、第二预设挤压速度V₂、调整挤压速度时所对应的第一预设压力阈值P_{threshold_1}以及第二预设压力阈值P_{threshold_2}；预设温度值包括针对预热炉的预设温度值为T₁、针对工作炉的预设温度值为T₂以及针对退火炉的预设温度值为T₃，T₁<T₃<T₂，预设温度值T₁大于室温；

控制器8命令第一加热装置11、第二加热装置21和第三加热装置41分别启动加热工作，第一温度传感器12、第二温度传感器22和第三温度传感器42分别将各自所检测的对应炉内温度发送给控制器8；

控制器8根据各温度传感器发来的温度，判断分别达到对应的预设温度值并且各炉内温度处于稳定状态时，控制器8命令进料炉门91升起，且命令输送装置7将内装有硫系玻璃锭的成型模具输送到预热炉1内加热，使得成型模具内的硫系玻璃锭受热软化；

控制器8再命令第一炉门92升起，由输送装置7将此时的成型模具输送到工作炉2的挤压等待区201受热，然后将成型模具移动至挤压区202；此时的工作炉2已经形成了稳定均匀的温场；

控制器8命令电机31按照预设的转速转动，以由该电机带动挤压杆32在工作炉内下降，并且速度检测装置51会把挤压杆32下降的移动速度发送给控制器8；

在挤压杆32顶触到成型模具的上盖时，压力检测装置52把压力数据发送给控制器8；

控制器8判断所接收到的压力值大于第一预设压力阈值P_{threshold_1}时，降低挤压装置的挤压速度，使挤压速度由第一预设挤压速度V₁变为第二预设挤压速度V₂，挤压装置以降低后的挤压速度V₂继续挤压成型模具的上盖；

控制器8根据再次接收到的压力判断当前挤压力大于之前设置的第二预设压力阈值P_{threshold_2}时，控制器8命令暂停继续挤压装置挤压成型模具上盖，即使挤压装置暂时不再继续挤压成型模具上盖，且维持挤压装置的挤压杆32接触成型模具上盖，并命令计时器6启动计时操作；否则，令计时器6把计时值清零，控制器8继续命令挤压装置挤压成型模具上盖；

控制器8判断当前的计时数值达到预设时间值T时，该控制器8命令挤压装置解除对成型模具上盖的挤压，完成针对当前该成型模具内硫系玻璃锭的挤压，然后把该成型模具输送到退火炉4内退火处理，从而得到分离后的成型模具以及经热压成型的硫系玻璃预型体，此时针对当前硫系玻璃的热压成型操作完成。当然，分离后的成型模块可以再被拆开分离，得到成型模具上盖和成型模具下盖。

当然，该实施例的硫系玻璃热压成型设备还具有纠正挤压面与模具上盖受力面之间错位的限位机构，避免因各种因素导致挤压装置的挤压面(即接触成型模具上盖且给成型模具上盖施加压力的面)与成型模具上盖的受力面出现错位情况发生，如此可以减少或者避免因成型模具上盖表面各处受到的挤压力随机分布(即各处所受压力不均匀)而影响成型模具内硫系玻璃锭的均匀成型效果。其中，此处的限位机构可以采用常规技术手段实现，此处不再赘述。

为了实现对多个硫系玻璃锭的热压成型，以批量化热压成型得到多个硫系玻璃预型体的目的，还可以令该实施例的输送装置7的传动链条71以闭环的形式穿过预热炉1、工作炉2和退火炉4。这样，就可以将装有玻璃锭的批量成型模具放置在传动链条71上，从而使得这些成型模具在传动链条71的输送下依次经过预热炉1、工作炉2和退火炉4，完成针对硫系玻璃的批量化热压成型。

需要说明的是，该实施例的硫系玻璃热压成型方案还具有如下优势：

相对于采用磨削加工工艺制备所需要形状硫系玻璃的方法，该实施例采用热压成型方法对成型模具内的硫系玻璃锭进行加工，硫系玻璃锭在被热压成型的整个过程中不会出现质量损耗，从而避免硫系玻璃锭浪费，提高了加工原料-硫系玻璃锭的利用率；

由于所采用硫系玻璃锭是由Se、Ge等贵重半导体元素制备而成，将硫系玻璃锭放置在成型模具内加工，不会造成硫系玻璃锭洒落到环境中，避免了硫系玻璃锭内的Se、Ge等贵重半导体元素给环境带来的污染。

其次，由于硫系玻璃锭具有脆性，容易折断，这将使得传统的磨削加工工艺很容易造成所加工玻璃锭出现折断报废，增加了磨削加工工艺的加工难度和复杂度。

再次，由于热压成型过程只需要把硫系玻璃锭放入到成型模具内，然后经过加热软化、挤压和退火处理工艺即可，无需特别限制放入到成型模具内的硫系玻璃锭形状和尺寸，也不需要要求放入到成型模具内的硫系玻璃锭必须是一个完整的玻璃锭，即便是多个非规整的小尺寸玻璃锭也可以一起放入到成型模具内，从而得到一个具有所需要形状的硫系玻璃预型体，降低了对于热压成型原料-玻璃锭的要求，也就降低了加工复杂难度。

尽管以上详细地描述了本发明的优选实施例，但是应该清楚地理解，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种硫系玻璃热压成型方法，其特征在于，包括如下步骤1～步骤9：

步骤1，分别设置预热区、工作区和退火区；其中，所述工作区包括挤压等待区和挤压区，所述挤压区处设置有受控的挤压装置；

步骤2，分别对应设置预热区、工作区和退火区的预设温度值；其中，所述预热区对应的预设温度值标记为T₁，所述工作区对应的预设温度值标记为T₂，所述退火区对应的预设温度值标记为T₃，且T₁<T₃<T₂，预设温度值T₁大于室温；

步骤3，分别加热预热区、工作区和退火区达到各自对应的预设温度值，且令各区内的温度在预设温度值处于稳定状态；

步骤4，根据需要得到的硫系玻璃预型体，将与该硫系玻璃预型体同质量的硫系玻璃锭放入到成型模具下盖中，并将与该成型模具下盖相匹配的成型模具上盖加装到该成型模具下盖上，得到封装后的成型模具；其中，硫系玻璃锭位于成型模型下盖与成型模具上盖封装后所形成的空间内，所述成型模具下盖具有与硫系玻璃预型体的形状相匹配的模仁；

步骤5，将封装后的成型模具放置到预热区内，且设置与该成型模具相对应的工艺参数集；其中，所述工艺参数集至少包括针对成型模具的第一预设挤压速度V₁、第二预设挤压速度V₂、调整挤压速度时所对应的第一预设压力阈值P_{threshold_1}以及第二预设压力阈值P_{threshold_2}，第一预设挤压速度V₁大于第二预设挤压速度V₂；

步骤6，移动所述成型模具依次经过预热区和工作区的等待区，并令该成型模具再移动进入到工作区的挤压区；

步骤7，待所述成型模具移动至挤压区的预设位置后，根据已设置的且与该成型模具相对应的工艺参数集控制挤压装置挤压该成型模具；其中，该步骤7通过如下步骤S1～S7的方式挤压该成型模具：

步骤S1，将挤压装置以第一预设挤压速度V₁挤压所述成型模具的成型模具上盖，转入步骤S2；

步骤S2，实时检测所述成型模具上盖受到的挤压力，转入步骤S3；

步骤S3，根据检测到的挤压力做出判断处理：

当挤压力大于第一预设压力阈值P_{threshold_1}时，转入步骤S4；否则，转入步骤S2；

步骤S4，将挤压装置的当前挤压速度降低至第二预设挤压速度V₂，使该挤压装置以第二预设挤压速度V₂挤压所述成型模具上盖，转入步骤S5；

步骤S5，再次实时检测所述成型模具上盖受到的挤压力，转入步骤S6；

步骤S6，根据检测到的挤压力做出判断处理：

当挤压力大于第二预设压力阈值P_{threshold_2}时，暂停挤压装置继续挤压所述成型模具上盖且维持挤压装置接触成型模具上盖，并启动计时操作，转入步骤S7；否则，继续令挤压装置挤压所述成型模具上盖，转入步骤S5；

步骤S7，根据计时数值做出判断处理：

当计时数值达到预设时间值T时，解除挤压装置对所述成型模具上盖的挤压，转入步骤8；否则，清除当前的计时值，转入步骤S6；

步骤8，所述成型模具在挤压区被完成挤压操作后，将该成型模具移动至退火区，转入步骤9；

步骤9，将所述成型模具在退火区做退火处理，得到分离后的成型模具以及经热压成型的硫系玻璃预型体。

2.根据权利要求1所述的硫系玻璃热压成型方法，其特征在于，所述硫系玻璃预型体具有圆形状横截面，所述成型模具下盖的模仁的横截面为与硫系玻璃预型体的圆形状横截面相匹配的圆形状；其中，在步骤5中，所述第二预设压力阈值P_{threshold_2}根据所述模仁的圆形状横截面的直径以及所述模仁的初始深度确定。

3.根据权利要求2所述的硫系玻璃热压成型方法，其特征在于，所述第二预设压力阈值P_{threshold_2}与所述模仁的圆形状横截面的直径的平方呈正比例关系，所述预设时间值T与所述模仁的初始深度呈正比例关系，且该预设时间值T与所述模仁的曲率半径呈反比例关系。

4.根据权利要求3所述的硫系玻璃热压成型方法，其特征在于，所述第二预设压力阈值P_{threshold_2}与所述模仁的圆形状横截面的直径之间的关系为：P_{threshold_2}＝k·D²，其中，D为成型模具下盖的所述模仁的圆形状横截面的直径，k为硫系玻璃锭随温度变化时的粘度系数。

5.根据权利要求1～4任一项所述的硫系玻璃热压成型方法，其特征在于，在步骤9之后还包括：重新选择需要得到的硫系玻璃预型体，且得到封装有与所需要的硫系玻璃预型体同质量硫系玻璃锭的成型模具，转入执行步骤5。

6.根据权利要求1～4任一项所述的硫系玻璃热压成型方法，其特征在于，所述挤压区的预设位置为挤压区的中心区域。

7.硫系玻璃热压成型设备，实现权利要求1所述的硫系玻璃热压成型方法，其特征在于，包括：

预热炉(1)，其内侧具有第一加热装置(11)和第一温度传感器(12)；

工作炉(2)，包括挤压等待区(201)和挤压区(202)，该工作炉(2)内侧设置有第二加热装置(21)和第二温度传感器(22)；

挤压装置(3)，设置在工作炉(2)处，该挤压装置(3)具有转速可调的电机(31)以及能被电机(31)驱动以在工作炉(2)内垂直升降的挤压杆(32)，挤压杆(32)与工作炉(2)的挤压区(202)相对应；

退火炉(4)，其内侧具有第三加热装置(41)和第三温度传感器(42)；

速度检测装置(51)，设置在电机(31)上，检测挤压杆(32)的升降速度；

压力检测装置(52)，设置在挤压杆(32)上，检测挤压杆(32)接触成型模具上盖时的压力；

计时器(6)，位于预热炉(1)、工作炉(2)和退火炉(4)的外侧；

输送装置(7)，具有依次穿过预热炉(1)、工作炉(2)和退火炉(4)的传动链条(71)；其中，传动链条(71)具有放置封装后成型模具的模具放置区(710)，所述成型模具具有能封装在一起的成型模具上盖和成型模具下盖，成型模具下盖具有与硫系玻璃预型体的形状相匹配的模仁；

控制器(8)，具有操控显示屏，该控制器(8)分别连接第一加热装置(11)、第二加热装置(21)、第三加热装置(41)、第一温度传感器(12)、第二温度传感器(22)、第三温度传感器(42)、速度检测装置(51)、压力检测装置(52)、计时器(6)、电机(31)和输送装置(7)；其中，预热炉(1)的前方设置有能封闭该预热炉进料口的进料炉门(91)，预热炉(1)和工作炉(2)之间设置有第一炉门(92)，工作炉(2)与退火炉(4)之间设置有第二炉门(93)，退火炉(4)的后方设置有能封闭该退火炉出料口的出料炉门(94)，所述进料炉门(91)、第一炉门(92)、第二炉门(93)和出料炉门(94)分别连接控制器(8)，以根据控制器的指令升起或者下降。

8.根据权利要求7所述的硫系玻璃热压成型设备，其特征在于，所述成型模具上盖和成型模具下盖上具有标识封装位置的定位标记。

9.根据权利要求7或8所述的硫系玻璃热压成型设备，其特征在于，所述压力检测装置(52)为柔性压力传感器。

10.根据权利要求7或8所述的硫系玻璃热压成型设备，其特征在于，所述输送装置(7)的传动链条(71)以闭环的形式穿过预热炉(1)、工作炉(2)和退火炉(4)。

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