[发明专利]一种用于玻璃光学元件模压成型的超声振动防粘方法

说明书

本发明公开了一种用于玻璃光学元件模压成型的超声振动防粘方法。工作时，加热炉使玻璃预形体软化至粘弹态；与此同时，超声振动系统带动支架进行高频振动，将超声频脉冲力或正弦力施加在玻璃预形体的接触面，使粘弹态玻璃在高频下表现出趋于理想弹性固体的属性，并减少玻璃与支架的有效接触时间，从而改善玻璃与支架之间的高温接触特性，防止光学玻璃预形体在加热软化过程中和支架发生粘结。

技术领域

本发明属于玻璃加工领域，尤其涉及一种用于玻璃光学元件模压成型的超声振动防粘方法。

背景技术

传统的光学玻璃透镜精密模压成型工艺流程为加热软化、模压、退火、冷却，采用光学玻璃块作为原材料，整个加热软化、模压、退火、冷却过程全部在模具中进行，由于玻璃和模具长时间的接触，高温下玻璃和模具的这两种材料很容易在接触界面发生元素扩散和化学键的形成，导致压制的玻璃镜片经常和模具粘在一起，影响成型质量和模压效率，例如，在单工位的等温精密模压成型机中，每片光学透镜的模压过程需要15至30分钟以上，模具需要反复的升温、降温，造成能源浪费严重。目前，在非等温精密模压成型中目前已经有人对此技术做出了更新，将玻璃原材料加热软化、模压、退火、冷却工艺完全独立开，提高了生产效率，且使模压模具无需反复的升降温，提高模具使用寿命，降低了能源损耗。但在光学玻璃原材料加热软化过程仍存在很多问题，比较关键的问题是玻璃软化过程中容易和托盘粘结，如果对支架所处的空间通入大量的水或空气，可以使支架在加热过程中保持较低的温度，例如80℃，进而可以防止玻璃在软化过程中和支架发生粘结，但玻璃和支架接触的部位温度过低，进而造成玻璃预形体局部软化不彻底，软化不彻底的玻璃进行模压时会直接损伤模具，而且支架内通入的大量的水流或气流也带走了炉体内相当一部分热量，无法实现节能的效果。。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于玻璃光学元件模压成型的超声振动防粘方法。本发明工作时，将超声振动施加于耐高温材料制作的支架，使玻璃在软化过程中不和托盘发生粘结。其中玻璃在软化过程中不和托盘发生粘结的原理在于玻璃在常规的模压温度区间内表现为粘弹性体，既表现为弹性也表现出粘性，此时支架通过超声振动给玻璃施加脉冲推力，玻璃受到超声频脉冲推力或正弦力时表现出趋于理想弹性固体的属性，进而玻璃被支架施加的超声频振动推开并微弱分离，随后玻璃在重力的作用下再次下落接触支架，然后再次被支架推开，如此高频的微观分合，使得玻璃在加热软化期间同支架的有效接触时间减少，进而减弱或防止玻璃和支架间的元素扩散或者化学键的形成，改善玻璃与支架之间的高温接触特性，进而防止发生粘连。

为达到上述技术效果，本发明的技术方案是：

一种用于玻璃光学元件模压成型的超声振动防粘方法，如下步骤：步骤一、预先通过粘弹性测试仪器获得玻璃3在不同温度状态下的粘弹性属性：剪切弹性模量G₀、粘度η₀、开尔文单元弹簧弹性模量G₁、开尔文单元粘壶粘度η₁，并求出由G₀、η₀、G₁、η₁所表示的算子p₀＝1，q₁＝η₀，步骤二、设置用于玻璃光学元件模压成型的超声振动防粘装置；所述超声振动防粘装置包括加热炉和超声振动装置；所述加热炉包括炉体1，炉体1内安装有加热源2；所述超声振动防粘装置包括处于炉体1内的支架4，支架4下方安装有变幅杆5，变幅杆5连接有超声波换能器6；

步骤三、玻璃3放到支架4上，然后加热源2加热；

步骤四、实时检测玻璃3的温度，并实时调整超声振动装置的振动频率ω，使得达到预定设置的数值，使得玻璃粘弹态最接近固体属性，其中，G′表示储能模量，G″表示损耗模量；

步骤五、当玻璃3达到预设的软化温度时，将玻璃3取出，放入精密模压机进行模压工作。

进一步的改进，所述超声波换能器6通过法兰7连接有升降装置。