RU2595283C2 - Способ шлифования и полирования стекла - Google Patents
Способ шлифования и полирования стекла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2595283C2 RU2595283C2 RU2014119585/03A RU2014119585A RU2595283C2 RU 2595283 C2 RU2595283 C2 RU 2595283C2 RU 2014119585/03 A RU2014119585/03 A RU 2014119585/03A RU 2014119585 A RU2014119585 A RU 2014119585A RU 2595283 C2 RU2595283 C2 RU 2595283C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- etching
- temperature
- minutes
- depth
- Prior art date
Links
Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
Изобретение относится к технологии производства крупногабаритных силикатных стеклозаготовок 3D-формы. Технический результат изобретения заключается в уменьшении шероховатости шлифованной поверхности изделий, сокращении времени обработки силикатных 3D-оболочек до оптического качества. На начальной стадии шлифовку осуществляют порошком марки М60 на глубину 120-150 мкм в течение 4-6 ч, затем шлифованную поверхность подвергают воздействию травильного раствора при температуре раствора 10-25°С и продолжительности травления 2-7,5 мин с последующей промывкой водой с температурой 40°С в течение 10 мин. Далее на промежуточной стадии стекло шлифуют микропорошком марки М28 на глубину 20-30 мкм в течение 8-10 ч, после чего шлифованную поверхность подвергают травлению в травильном растворе в течение 2,5-5,5 мин, с последующей промывкой водой с температурой 40°С в течение 10 мин. На окончательной стадии стекло шлифуют микропорошком марки М14 на глубину 10-15 мкм в течение 15-18 ч, после чего шлифованную поверхность подвергают многократному травлению в травильном растворе при температуре 20°С с общей продолжительностью травления 24-51 мин, после каждого цикла травления стекло промывают водой с температурой 40°С в течение 5 мин, затем стекло подвергают окончательной полировке в течение 100-120 часов. Травильный раствор содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%: HF - 15, H2SO4 - 10, H2O - 75.
Description
Изобретение относится к технологии производства силикатного остекления, в частности к технологии механической и химической обработки крупногабаритных силикатных стеклозаготовок 3D-формы, используемых для изготовления многослойных изделий конструкционной оптики (ИКО).
Стеклозаготовки для изделий авиационного остекления, для обработки которых предлагается данное изобретение, представляют собой тонкую стеклянную оболочку толщиной 3-5 мм и площадью около 1,5 м2, имеющую 3D-форму двойной кривизны со значительной стрелой прогиба в поперечном направлении (около 400-600 мм) и в продольном направлении (около 100-200 мм).
Технология изготовления силикатных 3D-оболочек, используемых в дальнейшем для создания ИКО, имеющих форму сложной геометрии, осуществляется методом управляемой деформации стеклопакета (принудительного моллирования), состоящего из нескольких плоских стеклозаготовок размером около 2500×1500 мм.
После формообразования на поверхности стеклозаготовок остаются дефекты (т.н. «отпечатки») от разделительного (антиадгезивного) покрытия, которое наносят на поверхность стекла для предотвращения слипания стеклозаготовок в процессе формообразования. Отпечатки обычно имеют размеры - в глубину до 150-200 мкм и в диаметре более 1-5 мм. Распределяясь хаотически по всей поверхности, отпечатки приводят к значительному снижению оптических характеристик силикатных 3D-оболочек. Для получения заданных оптических характеристик, требуемых для силикатных 3D-оболочек, при производстве ИКО необходимо дополнительное шлифование и полирование поверхности.
Известны способы шлифования и полирования плоских или сферических оптических заготовок на шлифовально-полировальных станках путем механической обработки поверхности абразивными порошками [Ходаков Г.С., Кудрявцева Н.Л. Физико-химические процессы полирования оптического стекла. М.: Машиностроение, 1985. 220 с.]. В этих случаях осуществляется механическая обработка стеклозаготовки, установленной между нижним и верхним шпинделями, имеющими вращательное движение, а верхний шпиндель создает необходимое давление для осуществления процесса механической обработки стеклозаготовки.
Недостатком данного способа является то, что способ применим только для обработки геометрически простых поверхностей плоских и сферических, имеющих ось симметрии (вращения).
Известен также станок для шлифования и полирования асферических оптических деталей [Патент на изобретение №294439 (SU 294439 A1, МПК В24В 13/02]. Он пригоден для механической обработки асферических изделий.
Недостатком данного способа является то, что способ применим для обработки поверхностей, относящихся к первой группе, имеющих ось симметрии, и ко второй группе, обладающей двумя плоскостями (цилиндры, конусы, торы).
Оба вышеперечисленных способа неприменимы для шлифования, полирования силикатных 3D-оболочек, имеющих сложную геометрическую поверхность, состоящую из сопряжения поверхностей разного порядка.
Обработка невозможна также из-за невозможности осуществления вращательного движения шпинделей совместно с стеклозаготовкой.
Поверхность 3D-формы рассматриваемых оболочек - это сложная поверхность, представляющая собой плавное сопряжение поверхностей различных геометрических форм (плоских и криволинейных). Придать вращение такой стеклозаготовке в процессе обработки в настоящее время не представляется возможным, обработка таких поверхностей возможна только за счет перемещения по обрабатываемой поверхности вращающегося обрабатывающего инструмента.
В настоящее время наблюдается интенсивное развитие парка станков нового поколения, обладающих большой степенью свободы, это (пятикоординатные) обрабатывающие центры. Однако обработка на них в настоящее время невозможна в связи с отсутствием в станках функций обработки (шлифовки полировки) поверхностей (тонких стеклянных) оболочек. Единственным решением данной проблемы на сегодняшний день при обработке 3D-формы сложной геометрии остается применение только ручной обработки. Принимая во внимание площадь и толщину стеклозаготовки, ручная обработка одной 3D-оболочки с соблюдением всех требуемых переходов занимает очень много времени.
Соблюдение всех требуемых переходов при обработке является необходимым условием получения поверхности стеклозаготовки с высокими оптическими и прочностными характеристиками. Соблюдение последовательного перехода от крупных фракций абразивов к более мелким фракциям является неотъемлемым правилом классической обработки оптических поверхностей, согласно которому глубина нарушенного абразивом поверхностного слоя стекла, снижающего прочность стекла до недопустимых значений, равняется 70% от диаметра абразивного порошка. Исходя из этого каждый последующий абразив после первого самого крупного абразивного порошка должен выработать нарушенный слой предыдущим порошком, от которого остается уже свой нарушенный слой, но с меньшей шероховатостью и т.д. до полировального порошка.
Известны также способы повышения прочности шлифованного стекла методом химического травления [Альтах О.Л., Саркисов П.Д. Шлифование и полирование стекла и стеклоизделий. М.: Высшая школа, 1988. 231 с.]. По этому методу шлифованную поверхность изделий из кварцевого стекла обрабатывают водным раствором, содержащим фторид-ионы. Это приводит к растворению нарушенного поверхностного слоя, однако шероховатость поверхности при этом увеличивается.
Известны полировочные растворы [Патент на изобретение №2301204, Щепочкина Ю.А. RU 2301204 C1, МПК С03С 15/02 (2006.01)]. Применение растворов для полировки без механической обработки также не позволяет получить полированную поверхность, так как отпечатки также растравливаются в глубину.
Наиболее близким к заявленному является способ шлифования и полирования стекла с помощью шлифпорошков [Справочник технолога-оптика, И.Я. Бубис и др., Л., Машиностроение, 1983 - прототип], при котором производится последовательное (поэтапное) шлифование стекла с помощью шлифпорошков с последовательным уменьшением зернистости их и окончательным полированием стекла.
Недостатком данного способа является недопустимо большое количество этапов (т.н. «переходов») шлифования и большая продолжительность процесса обработки поверхности при ручной шлифовке стеклозаготовок.
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение шероховатости шлифованной поверхности изделий, сокращение времени обработки силикатных 3D-оболочек до оптического качества, получение прочности, сопоставимой с прочностью исходного стекла, необходимых для производства ИКО.
Задача решается следующим образом. Поверхность силикатной 3D-оболочки обрабатывают абразивным микропорошком, например М60, на глубину 150-200 мкм для выравнивания поверхности до глубины отпечатков или немного глубже. Эта операция занимает относительно немного времени, а глубина нарушенного слоя после обработки составит около 60 мкм.
После механической обработки стеклозаготовку травят в водном растворе кислот (HF-H2SO4-H2O) на глубину 50-60 мкм. Далее поверхность стеклозаготовки обрабатывают микропорошком М28 на глубину 20-30 мкм с последующим травлением поверхности стеклозаготовки на глубину 20-30 мкм. Далее обрабатывают поверхность стеклозаготовки микропорошком М14 на глубину 10-12 мкм, после чего проводят глубокое травление на глубину 200-250 мкм. После операции глубокого химического травления проводят окончательную полировку поверхности полирующим порошком «Фторопол» марки «У» на глубину 2-5 мкм.
Данный режим обработки обеспечивает необходимое оптическое качество поверхности стекла.
Ниже изобретение иллюстрируется конкретными примерами осуществления предлагаемого способа.
Пример 1
Стеклозаготовку подвергают обработке в несколько этапов.
На первом этапе стекло шлифуют микропорошком марки М60 на глубину 120-150 мкм в течение примерно 4-6 час. Затем шлифованную поверхность подвергают травлению в водном растворе, содержащем 15 мас. % HF, 10 мас. % H2SO4, 75 мас. % H2O, при температуре раствора 20°C и продолжительности травления 3 мин. Далее стекло промывают водой с температурой 40°C в течение примерно 5 мин. После этого проводят дополнительное травление в водном растворе, содержащем 15 мас. % HF, 10 мас. % H2SO4, 75 мас. % H2O, при температуре раствора 20°C и продолжительности травления 5 мин с последующей промывкой водой с температурой 40°C в течение примерно 10 мин.
На втором этапе стекло шлифуют микропорошком марки М28 на глубину 20-30 мкм в течение примерно 8-10 час. Затем шлифованную поверхность подвергают травлению в водном растворе, содержащем 15 мас. % HF, 10 мас. % H2SO4, 75 мас. % H2O, при температуре раствора 20°C и продолжительности травления 3,5 мин. Далее стекло промывают водой с температурой 40°C в течение примерно 10 мин.
На третьем этапе стекло шлифуют микропорошком марки M14 на глубину 10-15 мкм в течение примерно 15-18 час. Затем шлифованную поверхность подвергают травлению в водном растворе, содержащем 15 мас. % HF, 10 мас. % H2SO4, 75 мас. % H2O, при температуре раствора 20°C и продолжительности травления 3 мин. Далее стекло промывают водой с температурой 40°C в течение примерно 5 мин. После этого стекло подвергают нескольким дополнительным циклам травления при тех же условиях, обеспечивая время травления 7, 10 и 14 мин, с промежуточной промывкой продолжительностью по 5 мин.
На четвертом этапе стекло подвергают полировке с использованием порошка «Фторопол-У» в течение 100-120 часов, обеспечивая величину съема примерно 5 мкм.
Продолжительность процессов шлифования и полирования пропорциональна площади изделия.
Пример 2
Процесс проводят аналогично примеру 1, при этом температуру травильного раствора поддерживают на уровне 10-11°C, а время травления на первом этапе составляет - для первого травления - 4,5 мин, второго травления - 7,5 мин. На втором этапе время травления составляет 5,5 мин, на третьем соответственно - 4,5; 10,5; 15 и 21 мин.
Пример 3
Процесс проводят аналогично примеру 1, при этом температуру травильного раствора поддерживают на уровне 25°C, а время травления на первом этапе составляет - для первого травления - 2 мин, второго травления - 3,5 мин. На втором этапе время травления составляет 2,5 мин, на третьем соответственно - 2; 5; 7 и 10 мин.
Claims (1)
- Способ шлифования и полирования крупногабаритных стеклозаготовок, включающий начальную, промежуточную и окончательную стадии шлифования поверхности стеклозаготовки шлифпорошком, отличающийся тем, что на начальной стадии шлифовку осуществляют порошком марки М60 на глубину 120-150 мкм в течение 4-6 ч, затем шлифованную поверхность подвергают воздействию травильного раствора, содержащего воду, плавиковую и серную кислоты, при температуре раствора 10-25°С и продолжительности травления 2-7,5 мин с последующей промывкой водой с температурой 40°С в течение 10 мин, после чего на промежуточной стадии стекло шлифуют микропорошком марки М28 на глубину 20-30 мкм в течение 8-10 ч, после чего шлифованную поверхность подвергают травлению в травильном растворе в течение 2,5-5,5 мин, затем стекло промывают водой температурой 40°С в течение 10 мин, после чего на окончательной стадии стекло шлифуют микропорошком марки М14 на глубину 10-15 мкм в течение 15-18 ч, после чего шлифованную поверхность подвергают многократному травлению в травильном растворе при температуре 20°С с общей продолжительностью травления 24-51 мин, после каждого цикла травления стекло промывают водой с температурой 40°С в течение 5 мин и затем подвергают окончательной полировке в течение 100-120 ч, причем травильный раствор содержит компоненты в следующих соотношениях, мас.%:
HF 15 H2SO4 10 H2O 75
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014119585/03A RU2595283C2 (ru) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Способ шлифования и полирования стекла |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014119585/03A RU2595283C2 (ru) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Способ шлифования и полирования стекла |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2014119585A RU2014119585A (ru) | 2015-11-20 |
RU2595283C2 true RU2595283C2 (ru) | 2016-08-27 |
Family
ID=54553051
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014119585/03A RU2595283C2 (ru) | 2014-05-15 | 2014-05-15 | Способ шлифования и полирования стекла |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2595283C2 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2390404A (en) * | 1943-04-07 | 1945-12-04 | Aincin Inc | Method for manufacturing optical lenses and the like |
SU581105A1 (ru) * | 1975-12-10 | 1977-11-25 | Предприятие П/Я Р-6681 | Способ обработки оптических деталей |
SU597654A1 (ru) * | 1976-07-12 | 1978-03-15 | Гусевской Ордена Октябрьской Революции Хрустальный Завод | Способ полировки стеклоизделий |
SU1685883A1 (ru) * | 1988-12-21 | 1991-10-23 | Научно-производственное объединение "Хрусталь" | Способ обработки стеклоизделий |
US20100048375A1 (en) * | 2008-07-03 | 2010-02-25 | Asahi Glass Company, Limited | Method for polishing glass substrate and process for producing glass substrate |
-
2014
- 2014-05-15 RU RU2014119585/03A patent/RU2595283C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2390404A (en) * | 1943-04-07 | 1945-12-04 | Aincin Inc | Method for manufacturing optical lenses and the like |
SU581105A1 (ru) * | 1975-12-10 | 1977-11-25 | Предприятие П/Я Р-6681 | Способ обработки оптических деталей |
SU597654A1 (ru) * | 1976-07-12 | 1978-03-15 | Гусевской Ордена Октябрьской Революции Хрустальный Завод | Способ полировки стеклоизделий |
SU1685883A1 (ru) * | 1988-12-21 | 1991-10-23 | Научно-производственное объединение "Хрусталь" | Способ обработки стеклоизделий |
US20100048375A1 (en) * | 2008-07-03 | 2010-02-25 | Asahi Glass Company, Limited | Method for polishing glass substrate and process for producing glass substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2014119585A (ru) | 2015-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101661278B1 (ko) | 초박형 유리의 가공방법 | |
KR101298236B1 (ko) | 강화유리 강화 전 에지 에칭을 통한 강화 특성 향상 방법 | |
CN102875035A (zh) | 一种玻璃不良品返修的方法 | |
KR20140101221A (ko) | 중력주조와 다단 플로우포밍을 이용한 휠 제조공법 | |
CN102431368A (zh) | 一种纪念币用模压成型工艺 | |
RU2595283C2 (ru) | Способ шлифования и полирования стекла | |
CN105537890A (zh) | 一种led光学透镜的模具加工工艺 | |
CN104722864B (zh) | 基于双峰脉冲电流电化学复合机械的平面形金属表面的光整加工方法 | |
CN107931986A (zh) | 一种具有单侧法兰的轴承外圈的加工方法 | |
DE112018000935T5 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Wafers | |
CN110835760A (zh) | 用于不锈钢精锻叶片的化铣方法 | |
CN113315862B (zh) | 3d防眩玻璃及其制备方法和手机盖板 | |
CN106926111A (zh) | 一种用于加工硅环的游轮片及加工方法 | |
CN114770032A (zh) | 一种平板底盖的生产工艺 | |
CN102626971B (zh) | 一种制作拉矫机胶辊的方法 | |
WO2020059431A1 (ja) | 赤外線吸収ガラスの製造方法 | |
CN111890130A (zh) | 一种玻璃模具的深度抛光方法 | |
CN110923719A (zh) | 一种铝合金的表面抛光工艺 | |
US20080076265A1 (en) | Process for wafer thinning | |
EP4019671B1 (en) | Electropolishing treatment method for stainless steel workpiece | |
CN103624504A (zh) | 内齿圈的加工方法 | |
CN111360080A (zh) | 一种轧制六边形截面钛及钛合金型材的孔型系统及轧制方法 | |
RU2569877C1 (ru) | Способ магнитореологического полирования торцов оптических элементов | |
CN105252379A (zh) | 一种玻璃球面透镜去除印迹的抛光返修方法 | |
CN103426802B (zh) | 一种蚀刻机的聚焦环和屏蔽环的用后处理方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160921 |