Способ термопластичного формования оптических деталей

 

Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалов и стекольному производству, к способам термопластичного формования оптических деталей. С целью повышения качества оптических деталей за счет исключения прилипания заготовки нагрев ее ведут в состоянии газодинамического подвеса п ри кол ьц ев ом з а з о р е между н е и и пресс-формой, определяемом соотношением А уег m g гвга С При этом ведут симметричный отвод-газа на уровне заготовки. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s С 03 В 23/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ шением А

При этом веф

1 (21) 4765898/33 (22) 16.10.89 (46) 29.02.92. Бюл. ЬВ 8 (71) Специализированнйй внедренческий центр "Наука" (72) Э,А.Антонов и В.В,Спиридонов (53) 666.1.035.2(088.8) (56) Патент США

М 4629489, кл. G 5 102, 1986. (54) СПОСОБ ТЕРМОПЛАСТИЧНОГО ФОРМОВАНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ДЕТАЛЕЙ с (57) Изобретение относится к промышленности строительства и стройматериалОв и

Изобретение относится к промышленности строительства.и стройматериалов; к стекольному производству. а именно к способам термопластичного формования оптических деталей.

Цель изобретения — повышение качества оптических деталей за счет исключения. прилипания заготовки.

Сущность способа заключается: в том, что при формовании оптических деталей путем нагрева и.прессования заготовки в предварительно разогретой пресс-форме: нагрев заготовки ведут в состоянии газодинамического подвеса при кольцевом зазоре между ней и пресс-формой, определяемом соотношением

9 где1ои v- плотность и кинематическая вязкость газа;

m u r масса и радиус заготовки;

g — ускорение свободного падения; коэффициенты А, В. С зависят от формы заготовки: -35 — для шариков, А-50 для таблеток и сплющенных капель, В=гдля шастекольному производству, к способам термопластичного формования оптических деталей. С целью повышения качества оптических деталей за счет исключения прилипания заготовки нагрев ее ведут в состоянии газодинамического подвеса при кольцевом зазоре между ней и пресс-формой, определяемом соотноmg С дут симметричный отвод-газа на уровне заготовки. 5 ил. риков, В-h — толщине заготовки — для табле. ток и сплющенных капель, С=1 — для шариков и таблеток, С=1,$-3,5 — для сплющенных капель.

Благодаря разделению зоны нагрева и . зоны прессования, подаче и отводу газа под углом к вертикальной оси пресс-формы и соотношению размера направляющего . кольца и размера поперечного сечения заготовки они на стадии разогрева приобретают необходимую температуру без контакта с пресс-формой, причем температура заготовок может быть выше температуры пуансонов, а контакт заготовки с пресс-формой происходит лишь на стадии прессования, что позволяет избежать прилипание и повы. сить качество оптических деталей при расширении ассортимента заготовок, Это позволяет воспользоваться заготовками, получаемыми лутем истечения капель стекла: шариками, сплющенными каплями (ле.пешками), т,е. новой экономичной технологией;

На фиг.1 представлено устройство, реализующее предлагаемый способ, положение при разогреве в состоянии

1715720 газодинамического подвеса, на .фиг.2 — то же, перемещение из зоны нагрева в зону прессования; на фиг.3-то же, прессование; на фиг.4, 5 — форма заготовок.

На фиг,1-5 приняты обозначения, 1— направляющее кольцо пресс-формы, 2— верхний пуансон, 3 — нижний пуансон, 4— зона нагрева, 5 — зона прессования, 6 — заготовка (лепешка), 7 — впускные отверстия, 8 — отводные отверстия, 9 — каналы, отводящие газ к отверстиям 8 при перемещении заготовки 6 из зоны нагрева 4 в зону прессования 5. В качестве заготовок могут быть таблетка и сплющенная капля (лепешка). Обозначения: 2r- диаметр, h-толщина, hy — толщина между фасками, пунктирные стрелки — ток газа.

Способ реализован следующим образом.

В пресс-форму подавали заготовку 6, которая попадала на нижний пуансон 3.

Подвод газа производили ниже зоны 5 прессования под углом к оси направляющего кольца 3 через отверстия 7 в его стенке так, что нижний пуансон 3 мог свободно перемещаться от зоны 5 прессования к зоне до уровня ниже отверстий 7, где подаваемый газ не лиял на температуру пуансона 3, Газ из пр "cc-формы отводили выше зоны прессования на уровне зоны 4 нагрева симметрично оси направляющего кольца и под углом к ней - через одинаковые отверстия

8, выполненные эквидистантно в боковой стенке кольца 3, так что пуансон 2 мог свободно перемещаться от зоны 5 прессования до уровня выше отверстий.8, где ток газа не влиял на температуру пуансона 2. При подаче газа лежащая на пуансоне 3 заготовка увлекалась вверх текущим поток.м до уровня отверстий 8, где зависала без перекосов, Колебаний заготовки в зоне 4 не возникало, если ширина кольцевого зазора между направляющим кольцом 3 и заготовкой (в плоскости ее Миделевого горизонтального сечения) была ограничена величиной, зависящей от параметров газа: р- плотности;

v — кинематической вязкости, и от параметров заготовки; m — массы; r — радиуса, h —; С вЂ” коэффициент; g — ускорение свобОдного падения. Для шариксв максимальный зазор составляет

35 gv л (1), длл таблеток и сплюгп g. щенных капель (лепешек) этот зазор—

3 ток без фасок, а для таблеток с фасками с равен отношению толщины таблетки к толщине между фасками (см. фиг.4). Для сплющенных капель с приближенно равен

5 отношению диаметра к толщине (см, фиг.5) — для заготовок, получаемых методом истечения капель из фильеры, 2r/h лежит обычно в пределах 1,2-3,5. Формулы (1) и (2) выведены иэ уравнения непрерывности для

10 кольцевой струи,с учетом ограничения.по числу Рейнольса для перехода от ламинарности к турбулентности струи и проверены экспериментально, Иэ формулы (1) и (2) сле-. дует, что ширина зазора между направляю15 щим кольцом и боковой поверхностью заготовки составляет 0,1-1 мм, например для стеклянной таблетки радиусом 5 мм, толщиной 3 мм без фасок; массой 0,6 r npu

ГПД в воздухе. максимальный зазор 0,7

20 мм. В предлагаемом способе подъемная сила струи определяется силой трения в зазоре между направляющим кольцом 3 и боковой поверхностю заготовки 6, причем эта сила многократно превышает силу ло-.

25 бового сопротивления заготовки,.а влияние вихрей отсутствует. Экспериментально наблюдалась. в зоне 4 нагрева стабилизация заготовок; шариков ф 5-12 мм, таблеток и . сплющенных капель ф 5-11 мм (неизвестны30 решения по ГДП тел такой формы). В зоне 4 нагрева заготовка приобретает необходимую пластичность; Варианты нагрева различны: а) зона 4 помещалась в отдельную секцию печи, энергетически автономную от

35 нагревателей пуансонов пресс-формы; б) радиационный нагрев (лучом лазера через отверстия 8) и т.д.; в) нагрев струей газа, подаваемого для газодинамического подвеса, при этом теплообмен между газом и за40 готовкой максимален ° так как она расположена поперек потока. Пуансоны 2 и

3 устанавливали вне зоны 4 нагрева так, чтобы не было их обдува газом, и подогревали автономно до такой температуры; что45 бы не было прилипания при прессовании.

Зона 5 расположена на несколько сантиметров ниже эоны 4 на расстоянии, выбранном, например; исходя из размеров секции печи нагрева заготовки, либо в обеспечение от50 сутствия теплопередачи из зоны 4 в зону 5.

После нагрева заготовки (и выключения источника ее нагрева — лазера, секции печи и т.д.) ее из зоны 4 перемещали в зону 5, . опуская пуансон 2 и отводя газ по канавкам, 55 выполненным на боковой поверхности пуансона 2 либо на внутренней поверхности кольца 1 параллельно оси пресс-формы и с равными промежутками. Либо газ отводили (2) де С=1 для таб"е по кольцевому зазору между кольцом 1 и

1715720 пуансоном 2. При этом обеспечивалось симметричное обтекание заготовки газом и она центрировалась относительно оси прессформы, Для лучшей центрировки шариков и сплюснутых капель при прессовке линз с 5 хотя бы первой выпуклой поверхностью целесообразно выполнять вогнутой поверх-:: ность верхнего пуансона 2, а при прессовке деталей из таблеток целесообразно выполнять на таблетке фаску, а на пуансоне 2 - 10 соответствующий ей буртик. Тогда набегающий снизу поток центрирует заготовку на. оси пресс-формы. . После перемещения заготовки в зону 5 прессования прекращали подачу газа, под- 15 нимали нижний пуансон 3. до зоны 5 (эти операции можно произвести и одновременно) и производили прессование встречным сближением пуансонов 2 и 3.

Предлагаемый способ позволяет сокра- 20 тить время контакта заготовки с пуансона-ми на 1-2 порядка (с.нескольких минут, в прототипе до нескольких секунд), поскольку . контакт в стадии разогрева отсутствует и имеется лишь на стадии перемещения:заго- 25 товки и в процессе прессования. К тому же контактирует заготовка с пуансонами, разо- . гретыми до меньшей температуры, чем в прототипе. Тем самым способ позволяет,. устранить прилипание заготовок к пресс-фор- ЗО ме; улучшить качество поверхности деталей и процент выхода готовых деталей и, крометого, подобрать температурный и динамический режимы прессования, улучшающие оптические качества объема детали (бессвильность). 35

Благодаря возможности разогрева в состоянии газодинамического подвеса заготовок — таблеток и сплющенных капель, расширен ассортимент заготовок. Поэтому возможен

pQ лучший подбор заготовки по соответствию с формой готовой детали. Например, отрицательную линзу целесообразно формовать иэ таблетки с полированными торцами — формуемая стекломасса распределяется более однородно по объему и с лучшими оптическими характеристиками, соответственно двояковыпуклую линзу — иэ сплющенной капли (лепешки), а короткофокусную — иэ шарика. Таким образам. расширяется ассортимент готовых деталей и их оптическое качество.

Формула изобретения

Способ термопластичного формования оптических деталей путем нагрева и прессования заготовки в предварительно разогретой пресс-форме, о т л и ч.а ю шийся те:., что, с целью повышения качества оптических деталей за счет исключения прилипания заготовки, нагрев .заготовки ведут в состоянии газодинамического подвеса при кольцевом зазоре между ней и пресс-формой, определяемом соотношением .

g ) гдеp и 9- плотность и кинематическая вязкость газа;

rn, r — масса и"радиус заготовки; д — ускорение свободного падения; коэффициенты А, В, С вЂ” зависят от фор-: мы заготовки: A=35 для шариков, A=50 для таблеток и сплющенных капель, B=r — для шариков, В h —. толщине заготовки — для таблеток и сплющенных капель, С-1 — для шариков и таблеток, С-1,2-3,5 — для сплющенных капель и при симметричном отводе газа на уровне заготовки.

4

Дигон

Составитель Т,Парамонова

Редактор Н;Киштулинец . ТехредМ.Моргентал Корректор C.Ujeåêóí

Заказ 574 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101