Unternehmensnachrichten über Analyse der Formtechnologie für optische Glaslinsen

Analyse der Technologie zur Formung optischer Glaslinsen

Die optische Glaslinsenformtechnologie ist ein hochpräzises Verfahren zur Herstellung optischer Komponenten.Es geht darum, geschmeidigtes Glas in eine hochpräzise Form zu legen und es direkt in ein optisches Teil zu formen, das den Anforderungen des Gebrauchs in einem einzigen Schritt unter Bedingungen der Erwärmung entsprichtSeit seiner erfolgreichen Entwicklung Mitte der 1980er Jahre hat dieDiese Technologie hat eine Geschichte von mehr als einem Jahrzehnt und hat sich zu einer der fortschrittlichsten optischen Komponenten Fertigungsmethoden internationalEs ist in vielen Ländern in die praktische Produktionsphase eingetreten.Die weit verbreitete Einführung und Anwendung dieser Technologie stellt eine bedeutende Revolution in der Verarbeitung von optischen Glaskomponenten in der Optikindustrie dar.Da diese Technologie die direkte Formung präziser asphärischer optischer Komponenten ermöglicht, hat sie eine Ära eingeläutet, in der optische Instrumente optische Elemente aus asphärischem Glas weit verbreitet nutzen können.Folglich, hat es neue Veränderungen und Entwicklungen in der optischen Systemkonstruktion von optoelektronischen Instrumenten gebracht.Verringerung der Arbeitsbelastung bei der Beschichtung und Montage optischer Bauteile, und senkte die Kosten, verbesserte aber auch die Leistung optischer Instrumente und verbesserte die Qualität der optischen Bildgebung.

Die Herstellung optischer Bauteile mit Glasformverfahren bietet folgende Vorteile:

1. 1.Es eliminiert die Notwendigkeit traditioneller Verfahren wie Raubschleifen, Feinschleifen, Polieren, Kanten und Zentrieren und erreicht gleichzeitig eine hohe Maßgenauigkeit, Oberflächengenauigkeit,und Oberflächenrauheit.

2. 2.Eine beträchtliche Menge an Produktionsanlagen, Werkzeugen/Hilfsmaterialien, Fabrikfläche und qualifizierten Arbeitskräften wird eingespart, wodurch auch in einer kleinen Werkstatt eine hohe Produktivität erreicht wird.

3. 3.Erleichtert die wirtschaftliche Massenproduktion von präzisen asphärischen optischen Komponenten.

4. 4.Sichert die Dimensionsgenauigkeit und Wiederholbarkeit von geformten optischen Teilen durch präzise Steuerung von Prozessparametern wie Temperatur und Druck während des Formens.

5. 5.Ermöglicht das Formen kleiner asphärischer Linsenarrays.

6. 6.Ermöglicht die Zusammenstellung optischer Komponenten und Montageanlagen zu einem einzigen integrierten Teil.

Gegenwärtig haben die in Serie hergestellten geformten asphärischen optischen Bauteile einen Durchmesser von 2 bis 50 mm mit einer Toleranz von ±0,01 mm; Dicken von 0,4 bis 25 mm mit einer Toleranz von ±0,01 mm;Radius der Krümmung bis 5 mm· Oberflächengenauigkeit von 1,5 λ; Oberflächenrauheit gemäß der US-Militärnorm 80-50; Brechungsindex auf ±5 × 10−4 steuerbar; Brechungsindexhomogenität auf < 5 × 10−6 steuerbar;und eine Zweibrückung von weniger als 00,01λ/cm.

Zu den weltbekannten Unternehmen und Herstellern, die diese fortschrittliche Technologie zur Herstellung optischer Glaskomponenten beherrschen, gehören Kodak und Corning (USA); Ohara, Hoya, Olympus,und Panasonic (Japan)­ Zeiss (Deutschland) und Philips (Niederlande).

Die Technologie des optischen Glasverformens ist eine umfassende Disziplin, die die Konzeption spezialisierter Verformmaschinen, den Einsatz hochwertiger Formen,und die Auswahl geeigneter ProzessparameterDie Formmethode, Glasart und -bleche, Formmaterial und Herstellung sind alle Schlüsseltechnologien im Glasformverfahren.

1. Formverfahren

Der Hauptgrund, warum Glas präzise geformt werden kann, liegt in der Entwicklung von Formenmaterialien, die nicht an weichem Glas haften.

Bei der ursprünglichen Glaslinsenformmethode wurden geschmolzenes optisches Glas in Formen gegossen, die bei einer Temperatur von etwa 50 °C über der Glasübergangstemperatur (Tg) für das Pressen gehalten wurden.Diese Methode war anfällig für Glasklebereien an der Formoberfläche, und die Produkte litten häufig unter Blasen und Kaltformspuren (Falten), die es schwierig machten, die gewünschte Form und Oberflächengenauigkeit zu erreichen.eine Methode, bei der präzise bearbeitete Formen aus speziellen Materialien verwendet wurdenDas Glas und die Form werden zusammen in einer sauerstofffreien Atmosphäre bis nahe dem Glasweißpunkt erhitzt.Wenn wir diesen Druck beibehalten, wird die Form unter die Glasübergangstemperatur (Tg) abgekühlt (Viskosität des Glases am Erweichungspunkt ≈ 107,6 Poise; Viskosität am Übergangspunkt ≈ 1013,4 Poise).Diese Methode, Glas und Form isothermal zusammen zu pressen, nennt man isothermisches Pressen, die relativ leicht eine hohe Präzision erreicht, indem sie die Form der Formoberfläche genau nachbildet.Der Nachteil dieser Methode für die Herstellung von optischen Glaskomponenten ist die lange Zeit, die für die Erwärmung und Kühlung erforderlich istUm dies zu beheben, wurden wirksame Verbesserungen vorgenommen, z. B. die Verwendung mehrerer Formen in einer einzigen Presse zur Steigerung der Effizienz.Die hohen Kosten für asphärische Formen machen die Verwendung von mehreren Formen unerschwinglich teuer.Um dies zu bekämpfen, konzentrierte sich die Forschung auf die Entwicklung nicht isothermer Pressenverfahren, die den ursprünglichen Blindformbedingungen näher kommen.Ziel ist es, die Produktionsgeschwindigkeit pro Form zu erhöhen und die Lebensdauer der Form zu verlängernDarüber hinaus werden derzeit Methoden zur direkten Präzisionsformung von aus einem Schmelzofen fließendem Glas erforscht.

2. Glasarten und Leere

Das Glasblank hängt direkt mit der Qualität des geformten Produkts zusammen.Glas mit hohem Erweichungspunkt benötigen hohe Formtemperaturen, die leichte Reaktionen mit der Form verursachen können, wodurch die Lebensdauer der Form drastisch verkürzt wird.Glas, das bei niedrigeren Temperaturen (rund 600°C) geformt werden kann, muss entwickelt werdenDiese Niedertemperaturgläser müssen auch den Anforderungen an eine kostengünstige Leerzeugung entsprechen und frei von umweltgefährlichen Stoffen (z. B. PbO, As2O3) sein.Die für die Formgebung verwendeten Leerstücke haben besondere Anforderungen:

1 Die leere Oberfläche muss vor dem Pressen extrem glatt und sauber sein;

2 Es muss eine geeignete geometrische Form haben;

3 Es muss das erforderliche Volumen haben. Die Leere ist in der Regel kugelförmig, puckförmig oder kugelförmig, sie wird durch kaltes Schleifen oder heißes Pressen hergestellt.

3. Formenmaterialien und Bearbeitung

Die Schimmelmaterialien müssen folgende Eigenschaften aufweisen:

1 eine defektefreie Oberfläche, die zu einer glatten, porenfreien optischen Oberfläche poliert werden kann;

2 Hohe Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen, Aufrechterhaltung der strukturellen Integrität, stabile Oberflächenqualität, Oberflächengenauigkeit und Veredelung;gute Freisetzungseigenschaften;

4 Hohe Härte und Festigkeit bei hohen Temperaturen.

Zahlreiche Patente für die Entwicklung von Formmaterialien bestehen. Zu den repräsentativen Materialien gehören: Superharte Legierungssubstrate mit Edelmetalllegierungen und Titannitrid (TiN) -Folien beschichtet;Siliziumkarbid (SiC) oder Substrate aus superharten Legierungen, mit hartem Kohlenstoff beschichtet, diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) oder anderen Filmen auf Kohlenstoffbasis und neuen Keramiken auf Cr2O-ZrO2-TiO2-Basis.

Materialien fürGlaslinsenUm diese Materialien präzise in Formen zu verarbeiten, sind hochsteife, hochpräzise CNC-Maschinen mit einer Auflösung unter 0,01 μm erforderlich,mit DiamantschleifradDas Schleifen erreicht die gewünschte Formgenauigkeit, jedoch ist eine anschließende feine Polierung erforderlich, um eine optische Oberflächenfinish zu erzielen.Asphärische Oberflächenmess- und Auswertungsverfahren sind entscheidendDie Bearbeitung von Formen für Mikrolinsen erfordert noch strengere Anforderungen, was eine höhere Präzision und minimale Schleifspuren erfordert.

4Anwendungen der Glasformtechnik

Derzeitmit einer Breite von nicht mehr als 20 mmDie Formtechnologie wird für die Massenproduktion von Präzisionskugel- undAsphärische LinsenNeben der routinemäßigen Produktion von Linsen mit einem Durchmesser von etwa 15 mm kann es auch Linsen mit einem großen Durchmesser von bis zu 50 mm, Mikrolinsenarrays usw. produzieren.Mikro-Linsen-Arrays mit einzelnen Linsen-Durchmessern von nur 100 μm sind nun erreichbar.

1. 1.Herstellung von kugelförmigen und asphärischen optischen Komponenten für militärische und zivile optische Instrumente wie verschiedene Linsen, Prismen und Filter.

2. 2.Herstellung von asphärischen Linsen für Glasfaserkopplungen für die optische Kommunikation.

3. 3.Herstellung von asphärischen Kondensatorlinsen fürmit einer Breite von nicht mehr als 15 mmEine einzelne geformte asphärische Linse kann drei kugelförmige Linsen in einem optischen Leiterkopf ersetzen.Sie steuern und korrigieren nicht nur Achsabweichungen bei großen numerischen Öffnungen (NA), sondern reduzieren auch das Gewicht des ursprünglichen optischen Kopfes und senken die Kosten um 30-50%..

4. 4.Herstellung von asphärischen Objektiven für Kameras, Filmprojektoren undKameraobjektive.