CN116395944A - 一种通过温度改变玻璃面型的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通过温度改变玻璃面型的方法，属于玻璃加工技术领域。其技术方案包括以下步骤：1）装件，将待加工玻璃装载至凹模的型腔中，将凸模下压并与所述凹模的型腔形成密封模具；2）预热，将装载有待加工玻璃的模具加热；3）成型，对凸模施加压力使待加工玻璃成型；4）保压冷却，持步骤3）中的压力，控制模具阶段降温；5）脱除模具，得到曲面玻璃。本发明能够实现可通过简单工艺控制玻璃面型一致性，且翘曲程度可控的曲面玻璃面型改变方法。
Description
技术领域
本发明属于玻璃加工技术领域，具体涉及一种通过温度改变玻璃面型的方法。
背景技术
在电子等行业领域通常需要使用保护曲面盖板玻璃，如果要得到高精度的曲面玻璃，目前主要通过石墨凹凸模具补偿法实现，石墨凹凸模具补偿法是指通过石墨凹凸模具将平面玻璃高温热弯成型，再进行抛光化学强化及后续加工以得到不同曲面的玻璃，再通过对得到的曲面玻璃进行测量得到翘曲数据，再通过石墨模具进行面型补偿直至曲面玻璃面型达到要求。然而，石墨凹凸模具补偿法存在的主要问题是：根据不同产品曲面面型要求，需设计不同面型的石墨凹凸模具，而且设计的石墨凹凸模具需经多次试模改模才能达到产品需求，实际操作时多以经验为主，试模改模大多只从感官上判断行与不行，遇到具体问题，调节往往带有一定的盲目性，同时石墨凹凸模具的结构复杂，模具开发费用高，试模耗时长。
基于此，有必要提供一种能够实现可通过简单工艺控制玻璃面型一致性，且翘曲程度可控的曲面玻璃面型改变方法。
发明内容
本发明提供一种通过温度改变玻璃面型的方法，能通过温度控制曲面玻璃面型，减少改模及试模次数，缩短模具开发周期。
本发明的技术方案为：一种通过温度改变玻璃面型的方法，包括以下步骤：
1）装件，将待加工玻璃装载至凹模的型腔中，将凸模下压并与所述凹模的型腔形成密封模具；
2）预热，将装载有待加工玻璃的模具加热；
3）成型，对凸模施加压力使待加工玻璃成型；
4）保压冷却，保持步骤3）中的压力，控制模具阶段降温；
5）脱除模具，得到曲面玻璃。
优选地，所述凹模和凸模采用石墨材质且凹模和凸模的质量相同。
优选地，步骤2）中采用四步预热，第一步预热温度为550±30℃，第二步预热温度为600±30℃，第三步预热温度为630±30℃，第四步预热温度为700±30℃。
优选地，步骤2）中第一步、第二步、第三步和第四步的预热时间均为1-2min。
优选地，步骤3）中采用三步加压成型，第一步成型的温度为700±30℃，压力为0.2±0.2MPa；第二步成型的温度为700±30℃，压力为0.35±0.2MPa；第三步成型的温度为650±30℃，压力为0.35±0.2MPa。
优选地，步骤3）中第一步、第二步和第三步的成型时间均为1-2min。
优选地，步骤4）中采用两步保压冷却，第一步冷却温度为550±50℃，第二步冷却温度为450±50℃。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1. 本发明能通过温度控制曲面玻璃面型，减少改模及试模次数，缩短模具开发周期；2.保压冷却利用热应力机理，其中温度较高的部分，形成压应力；温度较低的部分，形成拉应力；通过玻璃上下表面冷却时温度差异所形成的表面应力大小不一控制玻璃翘曲方向和翘曲尺寸。
附图说明
图1是本发明的不同玻璃弯曲状态示意图。
图中，1-内扣；2-平面；3-反翘。
具体实施方式
实施例1
所述通过温度改变玻璃面型的方法，具体如下：
1）装件，将待加工玻璃装载至凹模的型腔中，将凸模下压并与所述凹模的型腔形成密封模具；
2）预热，将装载有待加工玻璃的模具分四步预热，第一步预热温度为550℃，第二步预热温度为600℃，第三步预热温度为630℃，第四步预热温度为700℃，每一步的时间为1min；
3）成型，对凸模分三步施加压力使待加工玻璃成型，第一步成型的温度为700℃，压力为0.2MPa；第二步成型的温度为700℃，压力为0.35MPa；第三步成型的温度为650℃，压力为0.35MPa，每一步的时间为1min；
4）保压冷却，保持步骤3）中的压力，采用不同的加热板对模具分两步进行冷却，第一步冷却上加热板温度为510℃，下加热板温度为590℃，第二步冷却上发热板温度为410℃，冷却2下加热板温度为490℃，每站周期时间为1-2min，冷却上下板温差为80℃；
5）脱模，得到曲面玻璃。
实施例2
与实施例1不同的是，步骤4）中第一步冷却上加热板温度为530℃，下加热板温度为590℃，第二步冷却上发热板温度为430℃，下发热板温度为490℃，冷却上下板温差为60℃。
实施例3
与实施例1不同的是，步骤4）中第一步冷却上加热板温度为550℃，下加热板温度为590℃，第二步冷却上发热板温度为450℃，下发热板温度为490℃，冷却上下板温差为40℃。
实施例4
与实施例1不同的是，步骤4）中第一步冷却上加热板温度为550℃，下加热板温度为570℃，第二步冷却上发热板温度为450℃，下发热板温度为470℃，冷却上下板温差为20℃。
实施例5
与实施例1不同的是，步骤4）中第一步冷却上加热板温度为570℃，下加热板温度为550℃，第二步冷却上发热板温度为470℃，下发热板温度为450℃，冷却上下板温差为-20℃。
实施例6
与实施例1不同的是，步骤4）中第一步冷却上加热板温度为590℃，下加热板温度为550℃，第二步冷却上发热板温度为490℃，下发热板温度为450℃，冷却上下板温差为-40℃。
实施例7
与实施例1不同的是，步骤4）中第一步冷却上加热板温度为590℃，下加热板温度为530℃，第二步冷却上发热板温度为490℃，下发热板温度为430℃，冷却上下板温差为-60℃。
实施例8
与实施例1不同的是，步骤4）中第一步冷却上加热板温度为590℃，下加热板温度为510℃，第二步冷却上发热板温度为490℃，下发热板温度为410℃，冷却上下板温差为-80℃。
对比例1
与实施例1不同的是，步骤4）中第一步冷却上加热板温度为550℃，下加热板温度为550℃，第二步冷却上发热板温度为450℃，下发热板温度为450℃，冷却上下板温差为0℃。
需要说明的是，实施例1-8和对比例1中均重复制备大量的曲面玻璃，实施例1-8和对比例1中分别随机抽取10片曲面玻璃，并对曲面玻璃进行编号，编号分别为样品1-10。
针对实施例1-8和对比例1中的各10片玻璃分别进行热弯后翘曲度测试、强化后上下表面应力差、落球强度测试，四杆弯曲测试，翘曲度测试具体为：采用TZ-UMB-DH激光平面度测试仪，测试盖板用户面视窗区（视窗区均匀分为24个点位），然后拟合出虚拟平面作为基准面，测量出的视窗中心点相对于基准Z值减去视窗4角相对于基准Z值，得出该片曲面盖板玻璃的翘曲度。
强化后上下表面应力差的测试具体为：采用仪器为FSM-6000LE双折射应力仪和散乱光光弹性应力仪SLP-1000分别对曲面盖板玻璃进行表面应力值CS值的测试。利用双折射成像系统，特定波长的偏正光穿过具有应力梯度的曲面盖板玻璃，产生折射光程差，计算曲面盖板玻璃的表面应力值CS值，分别测试玻璃上表面和下表面中心位置CS值，上表面CS值-下表面CS值即得出该片曲面盖板玻璃的上下表面应力差。
落球强度测试具体为：使用直径30mm，重量110±1g的钢球，在曲面玻璃中心+4角进行落球测试，20cm起砸，每点5次，四角落点位置：弧面与平面交界处分别内缩12mm，每次增加5cm高度继续试验，记录最后破碎的高度。
四杆弯曲测试具体为：使用万能材料实验机(Instron 68TM-30)，测试前在曲面盖板玻璃的双面覆盖静电保护膜，测试时将曲面盖板玻璃的用户面朝下，设置圆柱支撑杆半径为3mm，内跨距为20mm，外跨距为40mm，压杆下压速度为10mm/min，按照机器说明进行测试，加载直至曲面盖板玻璃破碎，记录最大负荷及加载曲线并给出报告。
实施例1-8和对比例1中的热弯后翘曲度测试、强化后上下表面应力差、落球强度测试、四杆弯曲测试，测试结果分别如下表1至表4所示。
表1实施例1-8和对比例1所得曲面玻璃的热弯后翘曲度检测数据（单位：mm）
表2实施例1-8和对比例1所得曲面玻璃的强化后上下表面应力差（上表面应力值-下表面应力值，单位：MPa）
表3实施例1-8和对比例1所得曲面玻璃的落球强度测试数据（单位：cm/破碎高度）
表4实施例1-8和对比例1所得曲面玻璃的四杆折弯强度测试数据（单位：MPa）
通过表1和表2数据可知，实施例1-8所得曲面玻璃的热弯后翘曲度检测数据呈递减趋势，强化后上下表面应力差与热弯后翘曲度呈反比趋势，而应力差=上表面应力值-下表面应力值，结合实施例1-8所设定的温度条件，因此得出，当玻璃下表面温度高时，玻璃下表面压应力较大，应力差为负值，则玻璃两头反向向下翘曲（反翘，翘曲度为正值），当玻璃上表面温度高时，玻璃上表面压应力较大，应力差为正值，则玻璃两头向上翘曲（内扣，翘曲度为负值），玻璃呈现不同的弯曲状态如图1所示。
通过表3和表4数据可知，实施例1-8和对比例1的落球强度测试、四杆弯曲测试数据无明显差异，所以该方法对曲面玻璃的强度性能无较大影响。
可以通过调整上下表面的温差做出翘曲度不一样的曲面玻璃，计算方法如下：
根据需要设定待加工玻璃的需要计算步骤4）中的第一步冷却基准温度Fa和第二步冷却基准温度Fb，冷却基准温度与待加工玻璃本身得材质有关，具体计算如下，
Fa=AP-20
Fb=SP-20
其中Fa—第一步冷却基准温度，Fb—第二步冷却基准温度，AP—玻璃材料退火点，SP—玻璃材料应变点；
根据实际需要设定待加工玻璃的翘曲度值为Lx，当需玻璃两头反向向下翘曲（反翘）时，Lx为正值；
则：
Fa1= Fa-Lx*200
Fa2= Fa+Lx*200
Fb1= Fb-Lx*200
Fb2= Fb+Lx*200
当需玻璃两头向上翘曲（内扣），Lx为负值；
则：
Fa1= Fa+|Lx*200|
Fa2= Fa-|Lx*200|
Fb1= Fb+|Lx*200|
Fb2= Fb-|Lx*200|
其中Fa1为第一步冷却上加热板温度；Fa2为第一步冷却下加热板温度；Fb1为第一步冷却上加热板温度；Fb2为第一步冷却下加热板温度。
由以上可知，根据实际需要待加工玻璃的材质和所需要的翘曲度，通过计算即可得出步骤4）中冷却的温度，只需调整温度即可得到相关曲率的曲面玻璃，无需多次设定模具，减少了模具开发消耗的高费用和长耗时。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (7)
1.一种通过温度改变玻璃面型的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）装件，将待加工玻璃装载至凹模的型腔中，将凸模下压并与所述凹模的型腔形成密封模具；
2）预热，将装载有待加工玻璃的模具加热；
3）成型，对凸模施加压力使待加工玻璃成型；
4）保压冷却，保持步骤3）中的压力，控制模具阶段降温；
5）脱除模具，得到曲面玻璃。
2.如权利要求1所述的一种通过温度改变玻璃面型的方法，其特征在于，所述凹模和凸模采用石墨材质且凹模和凸模的质量相同。
3.如权利要求1所述的一种通过温度改变玻璃面型的方法，其特征在于，步骤2）中采用四步预热，第一步预热温度为550±30℃，第二步预热温度为600±30℃，第三步预热温度为630±30℃，第四步预热温度为700±30℃。
4.如权利要求3所述的一种通过温度改变玻璃面型的方法，其特征在于，步骤2）中第一步、第二步、第三步和第四步的预热时间均为1-2min。
5.如权利要求1所述的一种通过温度改变玻璃面型的方法，其特征在于，步骤3）中采用三步加压成型，第一步成型的温度为700±30℃，压力为0.2±0.2MPa；第二步成型的温度为700±30℃，压力为0.35±0.2MPa；第三步成型的温度为650±30℃，压力为0.35±0.2MPa。
6.如权利要求5所述的一种通过温度改变玻璃面型的方法，其特征在于，步骤3）中第一步、第二步和第三步的成型时间均为1-2min。
7.如权利要求1所述的一种通过温度改变玻璃面型的方法，其特征在于，步骤4）中采用两步保压冷却，第一步冷却温度为550±50℃，第二步冷却温度为450±50℃。
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