Изготовление и контроль оптических деталей - Ефремов А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Для осветления стекломассы температуру ее повышают до 1600° С. Вязкость стекломассы становится наименьшей, достигая 10 Па-с; при этом она освобождается от пузырьков газа. Для лучшего осветления стекломассы иногда используют продув ее сжатым воздухом или кислородом, а также бурление мокрыми деревянными чурками. В шихту добавляют осветители (трехокиси мышьяка и селитры). Они при нагревании разлагаются с выделением большого количества кислорода, пузыри которого, поднимаясь, уносят из стекломассы мелкие пузыри.
Гомогенизация — выравнивание химического состава стекла; достигается перемешиванием стекломассы при температуре около 1400° С. Гомогенизация протекает почти одновременно с осветлением.
Студк а — охлаждение стекломассы вместе с печью и вне печи.
Основные технологические операции (рис. 2.3) процесса варки стекла выполняют в такой последовательности:
1. Перевозят горшок из печи для обжига в стекловаренную печь. Горшок вставляют в печь, дверь печи опускают, а щели в ней замазывают шамотом. Температура в печи около 900° С.
2. Выводку горшка производят для образования плотного по-
23
верхностного слоя на стенках горшка. При этом горшок разогревают до 1200°С. Операция занимает 10—20 ч.
3. Засыпку шихты начинают с обмазки горшка изнутри возвратным боем. Возвратный бой — это отходы стекла той же марки. Обмазка уменьшает разъедание стенок горшка горячей стекломассой. Засыпка шихты длится 3—6 ч и ведется послойно: бой —
шихта, бой — шихта. После засыпки каждого слоя осуществляет некоторый провар шихты. Температура в печи 900—1200° С.
4. При проваре твердая шихта расплавляется, образуя вязкую стекломассу. Происходит силикато- и стеклообразование. Заканчиваются основные химические реакции. Вся стеклообразная масса . пронизана пузырями углекислого газа.
5. При осветлении и гомогенизации стекломассы химические реакции, протекающие в ней, завершаются. Температуру стекломассы увеличивают до 1400—1500°С и интенсивно перемешивают ее. При этом стекломасса освобождается от пузырей.
6. Студка стекломассы протекает вместе с печью до температуры, при которой можно вынимать горшок из печи. Перед студ-кой производят «хальмование» — удаление из горшка загрязненного поверхностного слоя стекломассы. Второй этап студки осуществляют вне печи. При студке уменьшают температуру в печи и число оборотов мешалки; подачу топлива прекращают и горшок охлаждают вместе с печью. При температуре 800° С горшок вынимают из печи. Остывание горшка вне печи длится до 8 дней. На горшок одевают кожух. Пространство между кожухом и горшком заполняют песком. При правильном режиме охлаждения стекло должно растрескиваться в горшке на большие куски. При медленном остывании стекло может застыть в одну глыбу, внутри которой останутся остаточные напряжения.
Продолжительность варки стекла зависит от марки стекла и лежит в пределах 25—50 ч. Флинтовые сорта стекол варят за 25—30 ч, тяжелые кроны — за 20—50 ч.
Пороки стекломассы. Пороками стекломассы называют нарушения однородности стекла, возникающие в процессе его варки. Различают газообразные включения и кристаллические (твердые) включения.
Газообразные включения, или пузыри, представляют собой замкнутые полости в стекле, заполненные газом. Пузыри
Рис. 2.3. График режима варки оптического стекла:
/ — выводка горшка, 2 — засыпка и провар шихты, 3 — осветление стекломассы, 4 — гомогенизация, 5 — уничтожение «вторичной мошки», 6 — студка горшка
24
уменьшают прозрачность и механическую прочность стекла, а также могут'исказить картину оптического изображения. Пузыри остаются в стекломассе после незаконченного осветления и могут быть занесены в стекломассу из атмосферы печи.
Стекловидные включения, или свили, представляют собой границы объемов стекла с различными составами. Это прозрачные участки стекла, резко отличающиеся по показателю преломления от основной массы стекла. Различают свили нитевидные и свиль-границу двух участков стекла.
2.5. Разделка оптического стекла
Стекловаренные заводы выпускают оптическое стекло в виде прессовок, имеющих форму оптических деталей, — линз, призм, пластин с припуском на их обработку, а также кусковых заготовок правильной формы.
Литье горячей стекломассы. Горшок выводят из печи и удаляют в отход поверхностный слой загрязненной стекломассы. Придонный слой оставляют в горшке. Выход годного стекла около 70% объема. Стекло выливают из горшка на чугунный стол и прокатывают валком в лист толщиной от 14 до 60 мм. Чтобы стекло не прилипало, на поверхность стола наносят слой подсыпки. После прокатки лист передвигают в печь для отжига. Затем поверхности листа шлифуют и полируют. Стекло, вырабатываемое этим способом, уступает по качеству стеклу, полученному при охлаждении в горшке. При выливании стекла свилистые участки разносятся по всей стекломассе.
Литьем горячей стекломассы в форму прямоугольную и круглую получают блоки стекла толщиной 100—350 мм, а также заготовки больших оптических деталей.
Моллирование. Это процесс изменения формы горячей размягченной заготовки под действием собственного веса или внешнего давления. Моллирование осуществляют при температуре 600—1000° С. Различают свободное и принудительное моллирование.
