DE1442576A1 - Press mold for the production of optical elements - Google Patents
Press mold for the production of optical elementsInfo
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Description
Barr and Stroud Ltd., Anniesland, Glasgow/Schottland Pressform zur Herstelliing optischer Elemente.Barr and Stroud Ltd., Anniesland, Glasgow / Scotland Press mold for the production of optical elements.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Pressform zur Herstellung optischer Elemente aus Pulver, in der das Pulver unter hohem Druck und hoher Temperatur in einen festen polykristallinen Körper verwandelt wird. Hierzu eignen sich u.a. Magnesiumfluor id, Zinksulfid und Zinkselenid.The invention relates to a mold for the production of optical elements from powder, in which the powder under high Pressure and high temperature is transformed into a solid polycrystalline body. Magnesium fluorine, among others, is suitable for this purpose id, zinc sulfide and zinc selenide.
Gemäss der Erfindung können auch verhältnismässig grosse optische ■elemente durch Heisspressen aus solchen Pulvern hergestellt werden, ohne dass man a«J einen besonders hohen Pressdruck anwenden· müsste.According to the invention, relatively large optical ■ elements made from such powders by hot pressing without a particularly high pressure should apply.
Mit der Pressform der Erfindung gelingt es, den Druck über die Pulvermasse so gleichförmig zu verteilen, dass keine ungewollten Krümmungen entstehen.With the mold of the invention it is possible to overcome the pressure to distribute the powder mass so evenly that there are no unwanted curvatures.
Diese /orteile werden bei der Pressform der Erfindung durch das Zusammenwirken eines Hinges mit einem Passteil erreicht, der den -ttng beim Aufbringen des Pressdrucks so verformt, dass das Pulver in dem Ring gleichförmig komprimiert wird.These advantages are achieved in the die of the invention the interaction of a Hinges with a fitting part is achieved, which deforms the -ttng when the pressure is applied, that the powder in the ring is compressed uniformly.
909810/06 5 0909810/06 5 0
cc—-cc—-
Der Passteil hat- einen konischen hantel, der dem Innenrand des .Ringes beim Pressen aufsitzt und den Ring durch Keilwirkung auseinander drückt, wodurch, die Hi.agwand gegen > Knickung geschützt ist.The fitting part has a conical dumbbell, which is the inner edge the .Ring is seated when pressing and the ring by wedge effect pushes apart, whereby the hi.agwand against> Buckling is protected.
Bei der Pressform der Erfindung kann daher ein verhältnismässig dünnwandiger Hing Verwendung finden, und auch der Pressdruck kann verhältnismässig klein sein.In the mold of the invention can therefore be a relatively find thin-walled Hing use, and the pressure can be relatively small.
Daher können auch verhältnismässig gros.se. Elemente in ver- ■ hältnismässig kleinen Pressen hergestellt werden.Therefore, relatively large. Elements in ver ■ relatively small presses are produced.
Zur Herstellung gekrümmter optischer"-Elemente hat die Pressform der Erfindung konkave bzw. konvexe VorSprünge und entsprechende Hohlformen. Hierbei sind die Vorsprünge mit ringdehnenden feilen ausgerüstet und bestehen aus einem Werkstoff, welcher unter Hitze und Druck etwas plastisch und deformierbar wird und =ο»β* bestrebt ist, i.@a sich vom Zentrum nach aussen zu verformen und dabei den Druck über die gekrümmte Masse des Pulvers möglichst gleichmässig zu verteilen.To produce curved optical "elements, the press mold the invention concave or convex projections and corresponding Hollow molds. Here are the projections with ring-expanding files and consist of a material, which becomes somewhat plastic and deformable under heat and pressure and = ο »β * strives i. @ a from the center outwards to deform and to distribute the pressure as evenly as possible over the curved mass of the powder.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise'schematiseh und teilweise im Schnitt zwei bevorzugte Ausführungsformen der -lürfindungThe drawing shows, for example, schematically and partially in section two preferred embodiments of the -lürfindung
In der Zeichnung ist:In the drawing is:
-13Ig. 1 ein Querschnitt durch eine -^ressfOrm zur Herstellung- 13 Ig. 1 a cross section through a - ^ ressfOrm for production
verhältnismässig grosser optischer Scheiben und . 2 ein Schnitt durch eine j?orm zur Herstellung gekürmmter optischer Elemente.relatively large optical disks and . 2 shows a section through a junction for producing curved ones optical elements.
,-. ; . 90981070650, -. ; . 90981070650
' Gohoim ■■ H42576'Gohoim ■■ H42576
Nach J?ig, 1 wird ^agnesiumfluoridpulver X in einen Ring 1 aus Flusstahl mit verhältnismässige dünnen Wänden rechteckigen Querschnitts geschüttet. Die Pressbacken der Form "bestellen aus einem Paar oberer und unterer Stahlplatten 2 und 3 deren einander gegenüberstehende Flächen 2A und 3A horizontal und eben sind.According to J? Ig, 1, magnesium fluoride powder X is wrapped in a ring 1 made of mild steel with relatively thin walls rectangular Cross-section poured. The press jaws of the form "order a pair of upper and lower steel plates 2 and 3 of each other opposing surfaces 2A and 3A are horizontal and flat.
Auf der Fläche 3A liegt der Ring 1. An der Fläche 2A ist eine Flussta Ischeibe 4 "befestigt, ^ie hat an der Fläche 2A den gleichen Durchmesser wie der Aussenmantel 5 cLes Ringes 1 und liegt mit einer konischen Fläche 6 der Innenkante des Ringes 1 an. Der Ring 1 wird einer Alummniumplatte 8 aufgesetzt und auch auf das eingeschüttete Pulver χ wird eine Aluminiumplatte 7 gelegt. Die dem Pulver zugekehrten Flächen der Aluminiumplgtttea 7 geiegt.und 8 sind mit schwer schmelzbaren Platten 9 bzw. Io belegt. Die Oberfläche der Pressbacke 3 und die Oberfläche der Scheibe 4- sind mit Glimmerplatten 4-A und 3A belegt. Zwischen der Pressbacke 2 und der Scheibe 4- befindet sich eine Schicht 11 aus schwer schmelzbarem Pulver, in der Pressbacke 2 ist ein -JOhermoelement 12 eingebettet, das auf einem nicht dargestellten Millivoltmeter die Temperatur der Pressbacke anzeigt., 13 bezeichnet die Spule eines Induktionsofens, der den -*ing 1 und die Pressbacke 2 und 3 umgibt und erhitzt. Die beschriebene Vorrichtung . ird in eine nicht, dargestellte 80. t-Presse eingeschoben^Die' Aluminiumschiehten verhindern ein Anhaften während des de isspress ens und die Glimmerschichten ein ülindringen des Aluminiumspulvers in das- Pulver X. Zwischen den Pressbacken 2 und 5 und der Presse selbst sind dicke h'itzeisolierende Platten I^ und 15 einp:e schob en.The ring 1 lies on the surface 3A. There is one on the surface 2A Flussta Ischeibe 4 "attached, ie has on the surface 2A the same diameter as the outer jacket 5 cLes ring 1 and rests against the inner edge of the ring 1 with a conical surface 6. The ring 1 is placed on an aluminum plate 8 and also An aluminum plate 7 is placed on the poured powder χ placed. The surfaces of the aluminum plgtttea facing the powder 7 geiegt. And 8 are with difficult to melt plates 9 or Io occupied. The surface of the press jaw 3 and the surface of the disk 4- are covered with mica plates 4-A and 3A. Between the press jaw 2 and the washer 4- there is one Layer 11 made of hard-to-melt powder in the press jaw 2 a -JOhermoelement 12 is embedded, which is not on a The millivoltmeter shown shows the temperature of the press jaw., 13 denotes the coil of an induction furnace, which surrounds the - * ing 1 and the press jaws 2 and 3 and heats them. The described Contraption . ird in a not shown 80 t press inserted ^ The 'aluminum strips prevent sticking during the de isspress ens and the mica layers penetrate of the aluminum powder into the powder X. Between the press jaws 2 and 5 and the press itself are thick heat-insulating Plates I ^ and 15 einp: e slide en.
' ; * 909810/0650'; * 909810/0650
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
1ΛΛ21ΛΛ2
Der !"ressvorgang ist der folgende: - ..' . ; The process of eating is as follows: - .. '. ;
Stufe A_: Das ^agnosiumfluoridpulver £, dem; 3 Gewichtsprozent LmoniuEifluori'd beigemengt ist, wird in den -Ring 1 geschüttet, Ler dabei auf der unteren Pressplafcte 3 ruht.-0Ie Schüttung muss labei den Ringrand überragen. Die obere Pressbacke 2 wird" tann über den Ring 1 geschoben und auf die so gebildete Anordnung iird bei Raumtemperatur nun ein Druck von etwa 2t/cm ausgeübt. )as Pulver bildet dann in dem Ring eine dichte kompakte Masse. ■ · Ring mit der Alasse wird aus der Presse entfernt. Stage A _: The agnosium fluoride powder, the; 3 weight percent LmoniuEifluori'd is added, is poured into the ring 1, Ler thereby protrude on the lower Pressplafcte 3 ruht.- 0 Ie bed must labei the annular rim. The upper press jaw 2 is then pushed over the ring 1 and a pressure of about 2 t / cm is exerted on the arrangement formed in this way at room temperature. The powder then forms a dense, compact mass in the ring is removed from the press.
>tufe B: Die dünnen Schichten 7»8 und 11 aus Aluminiumpulver werden > Level B: The thin layers 7 »8 and 11 are made of aluminum powder
iuf die Fläcaen 4A, JA und 2A der Porm aufgebrächt, - indem das Llumfäniumpulver durch Brönoegaze gesiebt wird. Die dünnen rlimmerschichten 9 und Io werden auf die AluminiumaEhichten ' und 8 gelegt und schliesslich wird der Ring 1 mit dem ;epressten Pulver dazwischen geschoben, wie in Fig. 1 dargeitelit. Bun wird die temperatur durch denInäuktionsofen 13 auf ' itwa 75o° G gebracht und zugleich ein Druck von etwa 2t/cm LUf das Pulver X ausgeübt.· Die Drück- lind iemperaturverliälthisse rerden für Io Minuten aufreciiterhalten. Danach wird der Druck ibgeaetzt und die Heizspirale 13 ausgeschaltet. Diese Behand-.ung verwandelt das Pulver in e.ine .polykristaiine feste Scheibe Lie für Infrarot mit einem Minium von Absorption und StreuungSpread on the areas 4A, JA and 2A of the porosity, - by sieving the powder of the Llumfänium through Brönoegaze. The thin layers of mica 9 and 10 are placed on the aluminum layers and 8 and finally the ring 1 with the pressed powder is pushed in between, as shown in FIG. 1. The temperature is brought to about 75 ° G by the induction furnace 13 and at the same time a pressure of about 2t / cm air is exerted on the powder X. The pressure and temperature retention limits are maintained for 10 minutes. The pressure is then applied and the heating coil 13 is switched off. This treatment transforms the powder into a polycrystalline solid disk for infrared with a minimum of absorption and scattering
Lurchlässig ist. . . ' . ;; Is permeable. . . '. ; ;
iähi'end des Heispressens drückt der konische .Mantel 6 der Scheibe 4 den Ring 5 zu eineai Kegelstumpf auseinander und dringt .n ihn unter gleichmässiger Kompression des Pulvers '£. ein.After the hot-pressing process, the conical casing 6 of the disk 4 presses the ring 5 apart to form a truncated cone and penetrates it with uniform compression of the powder . a.
BADBATH
Hierdurch hinderb die Scheibe 4 den Ring 1 a., einer ungleichmässigen Knickung unter dem Pressdruck. Infolgedessen kann die Wandstärke des ri.in.5e3 1 auf ein Minium reduziert werden. Dies bedeutet aber, dass der zur Herstellung sowohl kleiner wie auch grosser Scheiben notwendige Druck von derselben verhaltnismässig kleinen Presse erzeugt werden kann-. Infolge der Deformierung des Ringes 1 zu einem Kegelstumpf wird darüber hinaus das Pulver X am ^cheibenrarid nur gering beansprucht, so dass sich die fertige optische Scheibe leichter dem tfing entnehmen lässt.As a result, the disc 4 hinderb the ring 1 a., An uneven Buckling under the pressure. As a result, the wall thickness of the ri.in.5e3 1 can be reduced to a minimum. However, this means that the pressure required for the production of both small and large disks from the same relatively small press can be produced-. As a result the deformation of the ring 1 to a truncated cone is about it In addition, the powder X on the surface of the disk is only slightly stressed, so that the finished optical disc is easier to tfing can be removed.
V/äürend des xieisspressens reagiert das Aluminiumfluorid mit dem als Verunreinigung vorhandenen «iagnesiumoxyd und bildet Magnesiuiufluoirid, Ammonium und »/asser, welche beide entweichen:Before the extrusion process, the aluminum fluoride reacts with the magnesium oxide present as an impurity and forms magnesium fluoride, Ammonium and water, which both escape:
i? +■ IgO » MgF2 . + 2NH5 ·+i? + ■ IgO »MgF 2 . + 2NH 5 +
diese ./eise werden die Verunreinigungen aus dam Pulver entfernt, ohne dass dem Produkt irgendeine scllädliche Substanz zugesetzt zu werden braucht.this ./eise the impurities are removed from the powder, without causing any harmful substance to the product needs to be added.
iJie optische ocheibe in dem Ring 1 wird datwi auf ungefähr 25o° C abgekühlt und -Ling und öcaeibe werden aus der -Presse entfernt, •ienn die optische Jctieibe auf Haumtemperatur abgekühlt ist wird der \in ··; 1 entfu,?nt, indem, er in Salpetersäure auf gelost wird, "ie optisctie Jchöibe wird auf die gewünschte Discke geschliffen und poliort.iJie optical ocheibe in the ring 1 is datwi to about 25o ° C and cooled - ing L and öcaeibe be removed from the -Press, • IENN the optical Jctieibe is cooled to Haumtemperatur is the \ in ··; 1 is found by dissolving it in nitric acid. The optisctie jchöibe is ground to the desired disc and polished.
909810/0650909810/0650
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
Bei der Pressform, nach. -0Ig. 2 "bestellt der obere ieil aus * .inein konvexen Vorsprung 16 aas iflus stahl mit gekrümmter . " _ Oberfläche, An seinem -ö'uss ist der Vorsprung konisch. Dieser konische üeil 17 sitzt bei der Pressung dem J-nnenrand des dünnwandigen Ji'luss-tahlringes 18.auf. Der Fuss des Vorsprun.^es 16 sitzt auf der Uhterfläclie 2.X der Pressbacke 2. Der Unterteil der -Pressform besteht aas der -fressbacke 3 mit der konkaven Ausnehmung 19, der oben der ^ing 18 aufsitzt. Die einander zugekehrten Flächen des Vorsprungs 16 und der Ausnehmung 19 sind mit schwer schmelzendem Aluminiumpulver ausgekleidet, damit sich das optische element besser aus der Eorm löst.In the case of the press mold, according to. - 0 Ig. 2 "the upper part is made of *. A convex projection 16 aas iflus steel with a curved." _ Surface, the projection is conical at its -ö'uss. This conical part 17 rests on the inner edge of the thin-walled steel ring 18 during the pressing. The foot of the Vorsprun. ^ 16 it sits on the Uhterfläclie 2.X the pressing jaw 2 consists of the lower part of the -Pressform aas -fressbacke 3 with the concave recess 19 which rests above the ^ ing 18th The mutually facing surfaces of the projection 16 and the recess 19 are lined with low-melting aluminum powder, so that the optical element is better released from the Eorm.
Bei der ^-eisspressung des optischen -Elementes v/ird der ^-ing 18=gleichmässig zu einem Kegelstumpf ausgedrückt und der Vorsprung 16 dringt in die Ausnehmung: 19 unter Kompression des Pulvers -λ- ein. Der Vorsprung 16 ist aus J?lusstahl und wird unter den lleisspressbedingungen etwas plastisch, so dass, er sich vom ^entrum'aus nach aussen drückt. Durch diese seitliche Verformung des Vorsprungs 16 wird der Druck gleichmässig übjr die ganze gekrümnit.e. ^&Bse des Pulvers & verteilt. Es besteht eine 'Tendenz des Vorsprungs 16 an den Kanten stärker zu drücken als in der Mitte, so dass das optische -element an den kanten dünner werden würde. Dieser ^achteil kann aber dadurch beseitigt werden, dass der Vorsprung 16 am ^uss einen kleineren ßadius als die Ausnehmung hat, so dass beim Eindringen des Vorsprungs in das Pulver JC die kantennahen i-'eile der jOrm besser ausgefüllt sind. · ·In the ^ -eisspressung the optical item generated v / ith the ^ 18 = -ing expressed uniformly to a truncated cone and the projection 16 penetrates into the recess: 19 under compression of the powder a -λ-. The projection 16 is made of J? Luss steel and becomes somewhat plastic under the pressure-sensitive conditions, so that it is pressed outwards from the center. Due to this lateral deformation of the projection 16, the pressure is uniform over the entire curve. ^ & Bse of the powder & distributed. There is a tendency of the projection 16 to press more at the edges than in the middle, so that the optical element would become thinner at the edges. This disadvantage can, however, be eliminated by the fact that the protrusion 16 on the outside has a smaller radius than the recess, so that when the protrusion penetrates into the powder JC, the parts of the shape near the edge are better filled. · ·
G-ekrüaimte i)veiister können in ähnlicher //eise wie in i'ig« 2 dargestellt durch i'-teisspressen erzeugt; werden.G-ekrüaimte i) v eiister else can as shown similarly in i'ig // "2 by i'-teisspressen generated; will.
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