Справочник технолога-оптика - Окатов М.А.
ISBN 5-7325-0236-Х
Скачать (прямая ссылка):
Основными преимуществами методов ТПФ являются высокая производительность; возможность быстрой переналадки оборудования при переходе к изготовлению других деталей; отсутствие ограничений по геометрическим параметрам деталей; значительный технико-экономический эффект за счет снижения числа технологических операций и применения качественно иной прогрессивной организации производства.
Основные проблемы реализации технологии ТПФ заключаются в подборе оптимальных материалов и покрытий для формующих элементов и разработке прецизионной технологии их изготовления и контроля; выборе рациональных заготовок (включая разработку новых составов стекол); разработке прецизионных устройств и оборудования для ТПФ с использованием защитной атмосферы или вакуума; отработке температурных режимов ТПФ и разработке и изготовлении высокоточных средств контроля и управления параметрами ТПФ.
Вакуумное формование (моллирование). Наиболее простым методом ТПФ является вакуумное формование. Формование происходит под действием внешнего избыточного давления, создаваемого при откачке воздуха вакуумным насосом из полости между заготовкой и поверхностью чаши формы. Таким образом можно формовать изделия, если исходная заготовка представляет собой плоский стеклянный диск [7.86].
Формование осуществляется при вязкости стекла 108 - Ю10 Па • с, при которой микронеровности формы практически не оставляют дефектов на поверхности изделия. Если плоская заготовка имеет полированную поверхность, то после формования качество поверхности сохраняется. Формованием изготовляют оптические детали, рабочие поверхности которых образованы эквидистантными сферическими и асферическими поверхностями.
Формование происходит в электрических печах сопротивления периодического действия или на полуавтоматических установках непрерывного действия. Полуавтоматическая установка представляет собой электрическую печь с кольцевым каналом, соединен-
442
ную с горячей камерой печи отжига и охлаждения изделий. Формы устанавливаются на карусель, которая поворачивается за каждый цикл на соответствующий угол, определяемый числом форм. Оператор через загрузочное окно печи укладывает заготовки в разогретую форму. Перемещаясь внутри канала печи, стекло нагревается до температуры формования. В определенный момент к форме подключается вакуумный насос, и происходит формование заготовки. Изготовленную деталь с помощью автоматического вакуум-съемника извлекают из формы и перекладывают на транспортер отжига, охлаждения и контроля. Производительность установки при изготовлении изделий диаметром 300-400 мм составляет 60-80 шт./ч.
Основным недостатком метода вакуумного формования является опасность перекосов, заклинивания и разрушения заготовок при размещении в форме и нагреве, что требует особого внимания и опыта оператора.
Вакуумное формование с использованием воздушной подушки. От указанных недостатков свободен метод вакуумного формования с использованием воздушной подушки [а. с. № 374238, СССР], суть которого заключается в следующем (см. рис. 7.3). Стеклянный диск помещают на воздушную подушку, создаваемую в чаше формы путем пропускания воздуха через отверстия в ее корпусе [7.5]. Заготовка плавает на воздушной подушке, при этом происходит ее центрирование и разогревание до температуры пластической деформации стекла (а). Затем подача воздуха прекращается, диск фиксируется на форме и в ее чаше создается вакуум (б). После окончания формования в чашу формы вновь подается воздух (в). Описанный метод позволяет решить следующие технологические проблемы: центрировать заготовки, помещаемые в форму; регулировать температуру формы, поддерживая ее ниже температуры прилипания стекла, что обеспечивает легкий съем изделия с формы; повысить производительность процесса формования за счет создания градиента температур по толщине заготовки.
Если для выбранных марок стекол значения отношения г\/Т (г| — вязкость и Т — температура) имеют близкие значения в рассматриваемом интервале вязкостей, то существует взаимосвязь оптимальных значений температур рабочего пространства печи, формы и изделия. Оптимальная вязкость слоя стекла, контактирующего с поверхностью формы, равная Ю10+0’5 Па • с, достигается при условии, что температура рабочего пространства печи обеспечивает вязкость основной массы стекла заготовки на уровне 105 Па с, а температура формы будет соответствовать вязкости 1012 Па с.
Оптические детали изготовляют на установках двух типов:
1) однопозиционных периодического действия производительностью до 30 шт./ч для отражателей зеркал диаметром до 150 мм и производительностью до 10 шт./ч для конденсорных лин диаметром до 80 мм;
443
2) полуавтоматических 12-позиционных непрерывного действия производительностью до 240 шт./ч отражателей диаметром д0 100 мм с любой формой рабочей поверхности.
Себестоимость изготовления деталей типа конденсорных линз и отражателей снижается в среднем в 2,5—15 раз соответственно по сравнению с изготовлением их методом механической обработки.
Чистовое прессование конденсорных линз с асферическими поверхностями из огненно-полированного стержня. Цилиндрический огненно-полированный стержень требуемого диаметра длиной до 1 м вытягивают из стекломассы. Конец стержня, разогретый в печи до нужной степени размягчения, помещают между пуансоном и матрицей [7.87]. После перемещения формы на позицию прессования осуществляют чистовое формование рабочей асферической поверхности линзы. Остальную часть стержня вновь помещают в печь для разогрева. Для сокращения непроизводительных потерь времени в печи одновременно нагревают два-три стержня. После извлечения из формы отпрессованная заготовка подвергается отжигу и последующей механической обработке второй рабочей поверхности.
