Способ термопластичного формования оптических деталей и устройство для его осуществления

Способ термопластичного формования оптических деталей и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет интенсифицировать процесс термопластичного формования оптических деталей путем нагрева заготовки концентрированным потоком электромагнитного излучения с длиной волны 0,35-3,5 мкм при его концентрации внутри заготовки симметрично вертикальной оси симметрии в окружность диаметром, равным 1/2-1/3 диаметра основания заготовки на глубине , равной 1/3-2/3 высоты заготовки от ее основания. При размещении штока 6 и рефлекторной печи, состоящей О) 1гto со СП О5

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСГ1УБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3941724/29-33 (22) 01, 08. 85 (46) 23.02.87. Бюл. N 7 (72) 3,А.Антонов, К,И. Курилин и В,П.Куркин (53) 666.1.037,92 (088.8) (56) Павлушкин Н.Г1, Химическая технология стекла и металлов. — М.:

Стройиздат, 1983, с. 293-294.

Авторское свидетельство СССР

Я 444736, кл. С 03 В 23/00, 1973.

Авторское свидетельство СССР

У 452925, кл. Н 05 В 1/00, 1972, Авторское свидетельство СССР

Ф 511300, кл. С 03 В 23/06, 1974.

Авторское свидетельство СССР

В 895937, кл. С 03 В 25/02, l980.

„.Я0„„1291560 А1 (51)4 С 03 В 23/023 23/035 (54) СПОСОБ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО ФОРМОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение позволяет интенсифицировать процесс термопластичного формования оптических деталей путем нагрева заготовки концентрированным потоком электромагнитного излучения с длиной волны 0,35-3,5 мкм при его концентрации внутри заготовки симметрично вертикальной оси симметрии в окружность диаметром, равным 1/2-1/3 диаметра основания заготовки на глубине, равной 1/3-2/3 высоты заготовки от ее основания. При размещении штока 6 и рефлекторной печи, состоящей

12 из цилиндрической (верхней) и эллиптической (нижней) частей 3, 4, в крайнем верхнем положении в форму 2 помещают сферическую стеклянную заготовку 1, после чего в форму 2 подают сжатый газ, шток 6 совместно с рефлекторной печью опускают на форму, а пуансон 7 устанавливают на уровне перехода цилиндрической части печи в эллиптическую. Затем включают инфракрасные источники излучения 5, разогревают заготовку 1, форму 2 и формующую поверхность пуансона 7

91560 до заданной температуры, концентрируя излучение внутри формы 2 на 1/32/3 ее глубины, создают в форме 2 вакуум, моллируют заготовку, подпрессовывают ее пуансоном 7, подают в форму 2 сжатый гаэ, после чего перемещают шток б с пуансоном 7 вертикальяо вверх, поджимая благодаря ограничительному кольцу 9 и рефлекторную печь в крайнее верхнее положение, Выключают инфракрасные источники излучения 5, извлекают из формы 2 готовое изделие. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к стекольной промышленности, а именно к способам и устройствам для термопластичного формования оптических деталей.

Цель изобретения — интенсификация процесса за счет сокращения времени на нагрев и формование.

Предлагаемый способ термопластичного формования оптических деталей обеспечивает простоту изготовления терморадиационной печи и чистоту проведения процесса.

Способ термопластичного формования оптическ. х деталей осуществляют путем нагревания заготовки в форме с одновременной подачей в нее сжатого воздуха, моллирования с помощью вакуума, подпрессовки и последующей подачи сжатого воздуха в форму, при этом нагрев заготовки ведут с помощью электромагнитного излучения с длиной волны 0,35-3,5 мкм, сконцентрированного внутри заготовки коаксиально ее вертикальной оси в окружность диаметром, равным 1/2-1/3 диаметра основания заготовки, и расположенную на глубине, равной 1/3-2/3 высоты заготовки от ее основания, Разогрев детали осуществляют изнутри материала посредством электрое магнитного излучения в области полупроэрачности стекла, что позволяет нагревать заготовку с высокой скоростью, При этом выполняется важное условие, которое обеспечивает высокое качество формуемой поверхности, — в момент касания стеклом формы темпера2 тура поверхности стекла не превышает температуры прилипания.

Оптимальной в данном. случае формой -концентрации электромагнитного излучения внутри материала является окружность, расположенная коаксиально относительно вертикальной оси детали, с диаметром равным 1/2-1/3 диаметра основания заготовки и расположенная на глубине равной 1/2-1/3 высоты заготовки от ее основания, Если окружность больше, чем 1/2 диаметра основания заготовки, то в этом случае перегреваются ее края, а если глубина этой окружности меньше или больше указанных пределов, то происходит перегревание соответственно верхней и нижней поверхностей заготовки, что вызывает прилипание стекла кповерхности формы. Если диаметр окружности меньше, чем 1/3 диаметра основания,то в этом случае разогрев происходит из одной точки, что вызывает значительные внутренние напряжения, которые могут разрушить заготовку. То же самое происходит, если глубина этой окружности больше или меньше указанных пределов.

На чертеже представлено предлагаемое устройство, Устройство для осуществления способа термопластичного формования оптических деталей из заготовок I стекла содержит форму 2 моллирования, верхнюю цилиндрическую часть 3 печи, нижнюю эллиптическую часть 4 печи, источники электромагнитного излу3 1291 чения — галогенные лампы 5 накаливания, шток 6 пуансона, пуансон 7, ск.ль.ящую муфту 8,состоящую из двух половин, соединенных болтами, ограничительное кольцо 9, состоящее из двух половин, соединенных болтами, и жестко обжимающие шток 6 пуансона болты 10, с помощью которых печь крепят к скользящей муфте 8, болты 11, соединяющие верхнюю и нижнюю части 10 печи. В форме 2 моллирования неподвижно закреплен чувствительный элемент 12, электрически изолированный от формы с помощью токопроводящей трубки 13. Форма 2 моллирования сое- 15 динена со стойкой 14, установленной на опорной плите 15. K стойке 14 подсоединен вакуумный трубопровод

16, на котором установлен кран 17.

Электрические провода 18 от разно- 20 именных полюсов соединяют форму 2 моллирования и чувствительный элемент 12 с источником 19 тока. К дан— ной электрической цепи присоединены усилитель 20 электрических сигналов, 25 реле 21 и сигнализирующая система 22, составляющие регистрирующее приспособление, Нити накаливания галогенных ламп расположены в фокусе Г„ части эллипса, лучистая энергия от которых собирается в другом фокусе Р, представляющем собой окружность. Используют галогенные лампы накаливания (2 шт.), основная часть лучистой энергии которых приходится на спектральную область 0,35-3,5 мкм, а максимум излучения приходится на 1,1мкм при нормальном питающем напряжении

220 В. Корпус печи выполнен из алю- 4О миния, Внутренняя отражающая поверхность отполирована до 10 кл, чистоты, а наружная для лучшего охлаждения снабжена ребрами. Верхняя и нижняя части печи с помощью болтов 11 4 плотно прижаты одна к другой и удерживают в лазах цоколи галогенных .ламп, Все печи в сборе со всеми элементами не превышает 2 кг, Температуру фоРмы, заготовки и пуансона регулируют и устанавливают изменением подаваемой мощности на источники излучения и соответственно высотой установки печи на форме, высотой закрепления печи на скользящей муфте и положением пуансона над заготовкой, Лечь практически безынерционна, поэтому установление опти560 4 мальных температур формы, заготовки и пуансона легко осуществима.

Перед процессом термопластичного формования печь устанавливают на форму 2 моллирования так, что излучение от ламп 5, сконцентрированное в окружность, находится внутри формы на 1/3-2/3 высоты заготовки от ее основания. Затем опускают шток 6 и устанавливают формующую поверхность пуансона 7 на уровне линии перехода цилиндрической части печи в эллиптическую, После этого закрепляют на штоке 6 ограничительное кольцо 9 так, чтобы между скользящей муфтой 8 и ограничительным кольцом 9 было расстояние, равное 3-8 вам, собирают на штоке 6 скользящую муфту 8, а к ней с помощью болтов 10 крепят печь, Процесс термопластичного формования по предлагаемому способу производят следующим образам.

Вначале шток 6 и печь находятся в крайнем верхнем положении. В форму 2 моллирования подают сжатый газ, после чего помещают заготовку 1 стекла, шток 6 опускают, а вместе с ним опускают и печь, которая закреплена на свободно перемещающейся по штоку

6 скользящей муфте 8,которая в свою очередь опирается на жестко закрепленное на штоке 6 ограничительное кольцо 9.

Печь устанавливают на форму 2 моллирования, а формующую поверхность пуансона 7 — на уровне линии перехода цилиндрической печи в эллиптическую. Включают источники излучения, разогревают заготовку 1 стекла, форму 2 моллирования и формующую поверхность пуансона 7 до необходимой температуры. Создают в форме 2 моллирования вакуум, моллируют заготовку 1 стекла, подпрессовывают ее, подают в форму 2 моллирования сжатый газ.

Затем перемещают шток 6 с пуансоном

7 в крайнее верхнее положение и благодаря ограничительному кольцу 9 поднимают печь в крайнее верхнее положение, Источники излучения выключают, извлекают из формы 2 моллирования готовое иэделие, помещают в форму 2 моллирования новую заготовку и далее процесс повторяют, причем последующую заготовку помещают в разогретую форму на воздушную подушку

Пример. Термопластичное формование конденсорных линз для диа12915

1, Способ термопластичного формо45 вания оптических деталей путем нагревания заготовки в форме с одновременной подачей в нее сжатого газа, моллирования с помощью вакуума, подпрессовки и последующей подачи сжато5Q го газа в форму, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью интенсификации процесса за счет сокращения времени на нагрев и формование, нагрев заготовки ведут с помощью электро55 магнитного излучения с длиной волны

0,35-3,5 мкм сконцентрированного внутри заготовки коаксиально ее вер— тикальной оси в окружность диаметром, равным 1/2-1/3 диаметра основания проекторов с эллиптической поверхностью, описываемой уравнением Р+0,345 Х + 39,07Х = О.

Сферическую заготовку (с полированной сферой) из стекла диаметром

60 мм и толщиной 24 мм помещают на воздушную подушку, создаваемую в форме моллирования, выполненной из сплава ЭИ-765 с криволинейной поверхностью чаши, отвечающей указанно- 1О му уравнению (расход сжатого воздуха

18 л/мин), Затем печь совместно со штоком опускают,. устанавливая ее . на форму моллирования, а шток — на уровне пе- 15 рехода цилиндрической части печи в эллиптическую. Установив печь, включают галогенные лампы накаливания, (2 шт,), основная энергия излучения которых лежит в пределах 0,35-3,5 мм, 20

При этом, благодаря тому, что печь выполнена в виде рефлектора, внутренняя отражающая поверхность которого является частью эллипса, а большая ось составляет острый угол с вертикальной осью печи, а в одном из фокусов расположены нитки накала галогенных ламп, излучения концентрируют внутри заготовки коаксиально ее вер— тикальной оси в окружность диаметром, 30 равным 1/2 диаметра основания заготовки, т.е. 25 мм,на глубине, равной 2/3 высоты заготовки от ее основания, т.е. 18 мм. Таким образом, заготовку разогревают в течение 6 мин до температурь., отвечающей вязкости стекла

10 П, плоскую поверхность пуансона до 540 10 С, поверхность формы моло лирования до 595 +10 С, а затем моллируют с помощью вакуума в течение 40

2 мин, фиксируя завершение операции моллирования с помощью регистрирующего приспособления.

Затем,не снимая вакуума, осуществляют подпрессовку плоским пуансоном с усилием 700 кг в течение 15 с, После чего поднимают пуансон совместно с печью в крайнее верхнее положение, выключают галогенные лампы, подают в чашу формы моллирования сжатый газ и извлекают готовое изделие из формы и помещают его в муфель отжига (не показана) . Весь процесс термопластичного формования одной детали занимает менее 9 мин.

Использование предлагаемого способа термопластичного формования и устройства для его осуществления обеспечивает простоту изготовления

60 F термодипамиче кой печи, благ даря тому, что печь закреплена непосредственно на штоке пуансона, становится ненужным специальный подьемный механизм печи, состоящий из целого ряда деталей, Конструктивное исполнение печи предусматривает использование в качестве отражающей поверхности формующую поверхность пуансона, когда он находится на уровне или выше линии перехода цилиндрической части печи в эллиптическую и замыкает собой внутреннюю полость печи, В предлагаемом, способе сокращается время проведения процесса термопластического формования и тем самым увеличивается производительность используемого оборудования, обеспечиваются чистота проведения процесса, что повышает срок службы формы моллирования и пуансона, гибкое регулирование температуры заготовки стекла и формующих элементов, что дает возможность моллировать заготовки с высоким качеством сформованной поверхности, приводящим к увеличению выпуска годных изделий, возможность, в силу малой инерционности печи, автоматизации процесса с применением микропроцессорной техники, малый вес и металлоемкость конструкции печи, сокращение числа операций при формовании, улучшение условий труда, поскольку используется концентрация энергии источников излучения и температурный баланс в окружающем пространстве вокруг печи не нарушается, Терморадиационная печь является экологически чистым оборудованием, Формула и з о б р е т е н и я

7 1291 560 8 заготовки, и расположенную на глубине, источников излучения используют инравной 1/3-2/3 высоты заготовки от ее фракрасные излучатели, печь выполоснований, иена в виде рефлектора с верхней цилиндрической и нижней частями, при

2. Устройство термопластичного фор-5 этом верхняя часть закоеплена на штомования оптических деталей, содержа- ке с возможностью перемещения по нещее печь с источником излучения, фор- .му, а нижняя часть оперта на форму му моллирования с чувствительным эле- моллирования и выполнена в виде тела ментом и соединенным с ним регистри- вращения части эллипса относительно рующнм приспособлением, включенным 10 оси печи, причем большая ось части в электрическую сеть, систему подачи эллипса составляет острый угол с сжатого газа и создания вакуу:а, осью печи, в одном из фокусов распоо т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с ложен инфракрасный излучатель, а пецелью интенсификации процесса за счет ресечение большой оси части эллипса сокращения времени на нагрев и формо- 15 и оси печи лежит ниже второго фокуса ванне, оно снабжено штоком с пуансо- части эллипса, причем печь выполнена ом, формующая поверхность которого разъемной на уровне расположения исвыполнена отражающей, в качестве точников излучения, Составитель Л, Голубева

Техред Л.олейник Корр ект ор:, С. Шекмар

Редактор Н.Гунько

Заказ 1170/27 Тираж 428 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и .открытий

113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул. Проектная, 4