光學玻璃的發(fā)展及其壓型制造原理的解析

　　光學零件毛坯的壓型工藝直接與光學玻璃熔煉技術和光學加工工藝有關。因此考慮問題時必須把它們當做一個系統(tǒng)總體考慮才對。

　　光學玻璃發(fā)展以來，玻璃零件毛坯（透鏡、棱鏡）生產(chǎn)一般是將熔制好的玻璃毛坯料，再加熱軟化，裝入金屬模具內加壓成大致的外形之后，再通過粗磨、細磨、拋光而制造出來。這種方法國外在70年代出現(xiàn)光學玻璃連續(xù)熔煉技術以后已下降做為輔助方法。

　　從70年代開始，光學玻璃發(fā)達的日本主要工廠在光學玻璃生產(chǎn)中已采用最先進的生產(chǎn)工藝…三直生產(chǎn)工藝（三D），即直接通電熔化、直接壓型、直接精密退火，其中直接成型即連續(xù)熔煉或單坩堝漏料的滴料成型方法，國外又習慣稱“一次壓型”。這種先進的壓型工藝是將玻璃液直接壓制成光學毛坯，這樣大大簡化過去二次壓型的生產(chǎn)工藝，節(jié)省人力、設備、降低能耗、提高原材料利用率。日本的保谷公司光學玻璃三直生產(chǎn)線，把用粘土坩堝爐古典方法需要170日、用鉑金坩堝澆注方法需要34日的生產(chǎn)周期縮短到了3日的生產(chǎn)周期。成品率從古典法最高的40％的水平提高到90％以上的水平。

　　光學玻璃壓型也叫做無研磨壓型，是指壓型制得的光學元件不需要研磨、拋光、磨邊、對中心等光學加工，直接裝配到光學儀器上去。這種光學玻璃壓型件對表面光潔度和尺寸精度要求相當?shù)母?，通常以光學塊規(guī)對光學元件的表面光潔度和尺寸精度進行測量，以產(chǎn)生的干涉條紋數(shù)衡量其質量，對用于照相機系統(tǒng)的透鏡來講通常要求通過透鏡半徑的牛頓環(huán)數(shù)應少于6個，通過兩個互相垂直半徑的牛頓環(huán)數(shù)的差要少于3個，兩種牛頓環(huán)的個數(shù)越少，則鏡頭的質量越高。

　　精密壓型法是把加熱軟化了的玻璃放到用惰性氣體（如氮氣2保護的模具中去，這種模具的內表面要有高的表面光潔度和高的尺寸精度；附著于內表面的材料要有高的硬度，好的抗氧化性能，好的熱傳導性，在高溫下不與玻璃發(fā)生粘結，有好的沖擊強度和抗析強度，不透過氣體，水蒸汽及液體。滿足上述要求的材料有玻璃碳、碳化硅和氮化硅。但玻璃碳比起后兩者組織松散易氧化，易擦傷，彈性模量小?？箾_擊和抗析強度小，熱傳導性能差。從國外專利報導來看70年代初期成型模內表面采用了玻璃碳，而70年代中期發(fā)表的專利則改用碳化硅或氮化硅了。把這兩種材料附著于模具內表面的方法有（1）熱壓，（2）離子濺襯法，（3）氣相沉積法。其固著層的厚度至少為lOptm。這種模具的結構較為復雜，玻璃壓型完了之后，不能立即脫模，需使玻璃溫度降到轉變溫度以下再脫模。精密壓型可以壓制球面、非球面及其它復雜形狀的光學零件，壓型效率高，壓型質量好。80年代中期在光學玻璃生產(chǎn)中采用模壓一次成型加工二玻璃精密透鏡的面型精度達Y／10，厚度和直徑公差達10UM，楔角小于10－3毫弧度，雙折射每CM小于Y/10，折射率均勻性達10－6，精密透鏡一次精密壓型在日本、德國等國家已經(jīng)采用。