CZ2018626A3

CZ2018626A3 - Způsob lisování optických prvků ze skla a forma pro jeho provádění

Info

Publication number: CZ2018626A3
Application number: CZ2018-626A
Authority: CZ
Inventors: Martin Veselý; David Macner; Jiří Budasz; Roman Doleček; Lukáš Steiger
Original assignee: Ăšstav fyziky plazmatu AV ÄŚR, v. v. i.
Priority date: 2018-11-14
Filing date: 2018-11-14
Publication date: 2020-03-25
Also published as: CZ308253B6

Abstract

Popisuje se způsob lisování optických prvků ze skla, při kterém se skleněný polotovar vloží do formy, ve které se po zahřátí lisuje, načež se po lisování ochladí a vyjme z formy. Do formy z nástrojové oceli se vloží polotovar ze skla S-FPL53, který se ve formě stlačí silou 25 až 35 N rychlostí 80 až 120 N.min, následně se skleněný polotovar ve formě pod tlakem 25 až 35 N ohřeje na teplotu 440 °C až 450 °C rychlostí 50 až 70 ° C.min, po ohřátí na teplotu 440 °C až 450 °C následuje za stálého tlaku 25 až 35 N výdrž na této teplotě v době trvání 50 až 70 s, načež se zvýší lisovací tlak rychlostí 100 až 150 N.minna konečných 900 až 1100 N, načež se provede postupné chlazení na teplotu 250 až 350 °C rychlostí 300 až 500 °C.mina s poklesem přítlaku na 250 až 350 N rychlostí 250 až 350 N.mina následně se provede rychlé chlazení na teplotu 100 až 200 °C rychlostí 300 až 500 °C. min.Dále se popisuje také forma pro lisování optických prvků ze skla.

Description

Lisovací proces pro lisování přesných optických členů je vzhledem ke své komplexnosti nepřenositelný na jiné typy skla a materiálů forem. Proto je nezbytné pro každou kombinaci skla a formy vyvinout optimální proces, protože jinak dochází při lisování skla k vadám vyrobených optických prvků. Je například známo lisování optických prvků ze standardních skel ve formách z karbidů, což však představuje omezenou rychlost výroby, náročnou výrobu forem, jak po technické, tak po ekonomické stránce, což snižuje flexibilitu výroby při změně tvaru optického prvku, která vyžaduje změnu tvaru formy. Pro zlepšení celého procesu by bylo potřeba změnit jak typ používaného skla, tak zlevnit a zrychlit výrobu forem.

Cílem vynálezu je odstranit nebo alespoň minimalizovat nevýhody dosavadního stavu techniky, zejména nalézt vhodnou kombinaci skla a materiálu pro výrobu forem.

Podstata vynálezu

Cíle vynálezu je dosaženo způsobem lisování optických prvků ze skla, jehož podstata spočívá v tom, že do formy z nástrojové oceli se vloží polotovar z fluorofosfátového nízkoindexového skla, který se ve formě stlačí silou 25 až 35 N rychlostí 80 až 120 N.min¹, následně se skleněný polotovar ve formě pod tlakem 25 až 35 N ohřeje na teplotu 440 až 450 °C rychlostí 50 až 70 °C.min¹, po ohřátí na teplotu 440 °C až 450 °C následuje za stálého tlaku 25 až 35 N výdrž na této teplotě v době trvání 50 až 70 s, načež se zvýší lisovací tlak rychlostí 100 až 150 N.min¹ na konečných 900 až 1100 N, načež se provede postupné chlazení na teplotu 250 až 350 °C rychlostí 300 až 500 “C.min¹ a s poklesem přítlaku na 250 až 350 N rychlostí 250 až 350 N.min¹ a následně se provede rychlé chlazení na teplotu 100 až 200 °C rychlostí 300 až 500 °C. min¹.

Podstata formy pro lisování optických prvků ze skla spočívá v tom, že je vytvořena z nástrojové oceli.

V současné době není známo žádné řešení pro lisování optických prvků z fluorofosfátového nízkoindexového skla, konkrétně S-FPL53, ve formě z nástrojové oceli, která je cenově velmi příznivá a dobře obrobitelná, takže zejména umožňuje malosériovou výrobu založenou na častých změnách přesných forem. Tato kombinace materiálu skla a formy umožňuje výrazně zrychlit a zjednodušit a zlevnit výrobu forem a tím umožnit vyšší flexibilitu při změně tvaru formy. Nízká teplota skelného přechodu daného typu skla taktéž snižuje čas nezbytný na jeden lisovací cyklus a tím zvyšuje produktivitu. Forma z nástrojové oceli je oproti karbidům snadno obrobitelná na konvenčních strojích a finální optický povrch je možné taktéž obrobit třískově a to např. metodou SPDT s ultrazvukovou asistencí.

- 1 CZ 2018 - 626 A3

Příklady uskutečnění vynálezu

Vynález bude popsán na příkladu výroby optických prvků ze skla S-FPL53 ve formě z nástrojové oceli. Výhodně je pro výrobu formy použita nástrojová ocel Toolox 44 firmy SSAB Oxelósund AB, na kterou je po výrobě formy chemicky nanesena antiadhezní vrstva nikl-fosforu.

Skleněný polotovar pro výrobu formy má vhodný tvar, např. válce, čočky atd., a jeho objem odpovídá objemu budoucího optického prvku. Příkladně je polotovar tvořen válcem o průměru 10 mm a výšce 10 mm.

Samotný proces lisování optického prvku probíhá v ochranné atmosféře N2 tak, že se do formy z nástrojové oceli vloží polotovar ze fluorofosfátového nízkoindexového skla, zde S-FPL53, který se ve formě stlačí silou 25 až 35 N rychlostí 80 až 120 N.min¹. Následně se skleněný polotovar ve formě pod tlakem 25 až 35 N ohřeje na teplotu 440 až 450 °C rychlostí 50 až 70 °C.min¹. Po ohřátí na teplotu 440 až 450 °C následuje za stálého tlaku 25 až 35 N výdrž na této teplotě v době trvání 50 až 70 s. Poté se zvýší lisovací tlak rychlostí 100 až 150 N.min¹ na konečných 900 až 1100N. Poté se provede postupné chlazení na teplotu 250 až 350 °C rychlostí 300 až 500 “C.min¹ a s poklesem přítlaku na 250 až 350 N rychlostí 250 až 350 N.min¹. Poté se provede rychlé chlazení na teplotu 100 až 200 °C rychlostí 300 až 500 °C. min¹.

Takto vyrobený optický prvek se následně vyjme z formy pro kontrolu kvality.

V konkrétním příkladu provedení pak lisování optického prvku podle tohoto vynálezu probíhá v ochranné atmosféře N2 tak, že se do formy z nástrojové oceli vloží polotovar ze fluorofosfátového nízkoindexového skla, zde S-FPL53, který se ve formě stlačí silou 30 N rychlostí 100 N.min¹. Následně se skleněný polotovar ve formě pod tlakem 30 N ohřeje na teplotu 445 °C rychlostí 60 ^oC.min^_1. Po ohřátí na teplotu 445 °C následuje za stálého tlaku 30 N výdrž na této teplotě v době trvání 60 s. Poté se zvýší lisovací tlak rychlostí 125 N.min¹ na konečných 1000 N. Poté se provede postupné chlazení na teplotu 300 °C rychlostí 400 ^oC.min^_1 a s poklesem přítlaku na 300 N rychlostí 300 N.min¹. Poté se provede rychlé chlazení na teplotu 150 °C rychlostí 400 °C. min¹.

Průmyslová využitelnost

Technické řešení je využitelné při výrobě optických prvků, jako jsou optické čočky apod.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Způsob lisování optických prvků ze skla, při kterém se skleněný polotovar vloží do formy, ve které se po zahřátí lisuje, načež se po lisování ochladí a vyjme z formy, vyznačující se tím, že do formy z nástrojové oceli se vloží polotovar z fluorofosfátového nízkoindexového skla, který se ve formě stlačí silou 25 až 35 N rychlostí 80 až 120 N.min¹, následně se skleněný polotovar ve formě pod tlakem 25 až 35 N ohřeje na teplotu 440 až 450 °C rychlostí 50 až 70 “C.min¹, po ohřátí na teplotu 440 až 450 °C následuje za stálého tlaku 25 až 35 N výdrž na této teplotě v době trvání 50 až 70 s, načež se zvýší lisovací tlak rychlostí 100 až 150 N.min¹ na konečných 900 až 1100N, načež se provede postupné chlazení na teplotu 250 až 350 °C rychlostí 300 až

-2 CZ 2018 - 626 A3

500 ^oC.min^_1 a s poklesem přítlaku na 250 až 350 N rychlostí 250 až 350 N.min¹ a následně se provede rychlé chlazení na teplotu 100 až 200 °C rychlostí 300 až 500 °C. min¹.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že do formy z nástrojové oceli se vloží 5 polotovar z fluorofosfátového nízkoindexového skla, který se ve formě nejdříve stlačí silou 30 N rychlostí 100 N.min¹, následně se skleněný polotovar ve formě pod tlakem 30 N ohřeje na teplotu 445 °C rychlostí 60 °C.min¹, po ohřátí na teplotu 445 °C následuje za stálého tlaku 30 N výdrž na této teplotě v době trvání 60 s, poté se zvýší lisovací tlak rychlostí 125 N.min¹ na konečných 1000 N, poté se provede postupné chlazení na teplotu 300 °C rychlostí 400 °C.min¹ a ίο s poklesem přítlaku na 300 N rychlostí 300 N.min¹, poté se provede rychlé chlazení na teplotu

150 °C rychlostí 400 “C.min¹ a následně se optický prvek vyjme z formy.
3. Forma pro lisování optických prvků ze skla způsobem podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že je vytvořena z nástrojové oceli.
4. Forma podle nároku 3, vyznačující se tím, že nástrojová ocel je na lisovacích plochách opatřena chemicky nanesenou antiadhezní vrstvou nikl-fosforu.