一種用于制造微結(jié)構(gòu)薄玻璃元件的錫液輔助模壓成形裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微結(jié)構(gòu)薄玻璃元件模壓成形裝置，尤其涉及一種采用高溫錫液輔助加熱、高壓錫液輔助模壓成形工藝的專用裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]使用模壓成形方法來制造玻璃元件是一種先進(jìn)制造技術(shù)，應(yīng)用該技術(shù)可提高生產(chǎn)率，并實現(xiàn)批量生產(chǎn)的市場要求。玻璃模壓成形屬于熱成型技術(shù)，即采用高精度模具在高溫?zé)o氧條件下將玻璃預(yù)形體壓制變形，直接復(fù)制模具微結(jié)構(gòu)成形腔形狀的一種高效加工方法。玻璃在模壓成形過程中玻璃預(yù)形體的充填率、玻璃內(nèi)部的溫度和應(yīng)力分布直接影響到透鏡的成形質(zhì)量?，F(xiàn)有的玻璃元件模壓成形技術(shù)，一般是采用模具直接壓制熔融狀態(tài)的玻璃完成充填，冷卻固化后脫模得到透鏡。如日本東京都Η0ΥΑ株式會社的春日善子、立和名一雄、柳田裕昭發(fā)明的并于2002年10月15日申請中國專利的“光學(xué)玻璃、模壓成形用玻璃材料、光學(xué)元件及其制造方法”(專利申請?zhí)?200610111058.9，公開(公告)號:CN1931755A，公開(公告)日:2007.03.21)，它是通過采用成形用玻璃材料加熱、軟化并且模壓成形的玻璃模壓成形品的制造方法，包含使玻璃原材料軟化的工序、使所得到的熔融玻璃成形的工序、以及對已成形的玻璃進(jìn)行退火的工序。
[0003]然而采用包括上述工藝等傳統(tǒng)方法制作微結(jié)構(gòu)薄玻璃元件時，模壓成形過程中玻璃預(yù)形體在模具的直接壓力下變形，預(yù)形體受力不均勻而導(dǎo)致各個微結(jié)構(gòu)充填率不一致；預(yù)形體表面與模具表面的差異使得預(yù)形體受熱或退火不均勻，成形元件內(nèi)部殘余應(yīng)力分布不均，尤其針對薄玻璃板時，容易產(chǎn)生翹曲變形，甚至可能出現(xiàn)破裂問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明提供一種充填率高、充填更均勻且易于控制的用于制造微結(jié)構(gòu)薄玻璃元件的錫液輔助模壓成形裝置。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題并實現(xiàn)本發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:它包括模具1、錫液容器和液壓裝置，所述錫液容器為通槽、通孔、或通道結(jié)構(gòu)，且一端為敞口，另一端成密封配合安裝有液壓裝置，且在錫液容器底部設(shè)置有加熱裝置7 ;模具1為蓋形結(jié)構(gòu)，模具1成密封配合套裝在錫液容器一端的敞口上，且在模具1對應(yīng)錫液容器敞口一側(cè)設(shè)置表面為微結(jié)構(gòu)成形腔2。
[0006]所述錫液容器可采用包括U型槽5、直通孔、或L形通槽結(jié)構(gòu)等類似密封通道結(jié)構(gòu)。
[0007]所述液壓裝置可采用包括活塞機(jī)構(gòu)、或其它可改變錫液容器容積的機(jī)構(gòu)。
[0008]所述錫液容器可在其一端配合安裝液壓活塞8、且經(jīng)轉(zhuǎn)換器9連接伺服電機(jī)10。
[0009]所述錫液容器內(nèi)盛裝錫液6，并在模具1與錫液容器敞口之間放置玻璃預(yù)形體4，玻璃預(yù)形體4位于錫液6的液面之上。
[0010]本發(fā)明也可在模具1與錫液容器的敞口端相配合安裝處設(shè)置有密封墊3。
[0011]本發(fā)明還可在錫液容器填充錫，并充入氮氣，以防止空氣中的氧氣氧化錫液。
[0012]本發(fā)明所述加熱裝置7包括電加熱裝置、燃?xì)饧訜嵫b置等其它加熱裝置。
[0013]本發(fā)明的加熱裝置7使錫溶化形成高溫錫液6，并將與之接觸的玻璃預(yù)形體4加熱熔化后，啟動伺服電機(jī)10，通過轉(zhuǎn)換器9帶動液壓活塞8向下運動，并通過液壓活塞8擠壓錫液6以增加錫液6的內(nèi)部壓力，錫液6將此壓力等值均勻傳遞給已處于熔融狀態(tài)的玻璃預(yù)形體4，并推動熔融玻璃充填微結(jié)構(gòu)成形腔2，待保壓處理后，復(fù)制出模具1下表面設(shè)置的微結(jié)構(gòu)成形腔2的微結(jié)構(gòu)形狀，待成形微結(jié)構(gòu)玻璃元件41冷卻至室溫后，再開模取出制品。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:通過專用的微結(jié)構(gòu)薄玻璃元件錫液輔助模壓成形裝置，通過錫液容器內(nèi)錫液的浮力托起玻璃預(yù)形體，增加玻璃預(yù)形體和錫液的接觸面，提高加熱(退火)效率并改善玻璃預(yù)形體內(nèi)部溫度的均勻性；通過液壓活塞擠壓錫液，錫液將此壓力等值傳遞給已處于熔融狀態(tài)的玻璃預(yù)形體，并推動熔融玻璃均勻充填微結(jié)構(gòu)，改善各個微結(jié)構(gòu)充填率不一致的問題，從而提高成形精度，它可廣泛用于微結(jié)構(gòu)薄玻璃元件成形工藝領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是本發(fā)明在使用過程中的工藝流程參考圖。
[0017]圖3是圖2所示工藝流程中處于合模狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4是圖2所示工藝流程中處于錫液輔助模壓、保壓及退火狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖5是實施例3中制造微柱狀陣列透鏡模具的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖6是實施例4中制造菲涅爾透鏡模具的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖1中標(biāo)示為:1、模具，2、微結(jié)構(gòu)成形腔，3、密封墊，4、玻璃預(yù)形體，41、微結(jié)構(gòu)玻璃元件，5、U型槽，6、錫液，7、加熱裝置，8、液壓活塞，9、轉(zhuǎn)換器，10、伺服電機(jī)。
【具體實施方式】
[0022]參閱圖1至圖4，本發(fā)明包括模具1、錫液容器和液壓裝置，所述錫液容器為通槽、通孔、或通道結(jié)構(gòu)，且一端為敞口，另一端成密封配合安裝有液壓裝置，且在錫液容器底部設(shè)置有加熱裝置7 ;模具1為蓋形結(jié)構(gòu)，模具1成密封配合套裝在錫液容器一端的敞口上，且在模具1對應(yīng)錫液容器敞口一側(cè)設(shè)置表面為微結(jié)構(gòu)成形腔2。
[0023]所述錫液容器可采用包括U型槽5、直通孔、或L形通槽結(jié)構(gòu)等類似密封通道結(jié)構(gòu)。只要是能夠使一端液面升降、并可產(chǎn)生一定壓力的任何結(jié)構(gòu)均可；當(dāng)然，優(yōu)選U型槽5的結(jié)構(gòu)，它結(jié)構(gòu)更加簡單，更加易于操作，且效率更高。
[0024]所述液壓裝置可采用包括活塞機(jī)構(gòu)、或其它可改變錫液容器容積的機(jī)構(gòu)。所述液壓裝置優(yōu)選采用活塞機(jī)構(gòu)，如可以是:錫液容器一端配合安裝液壓活塞8、且經(jīng)轉(zhuǎn)換器9連接伺服電機(jī)10。但也可采用其它可改變錫液容器容積、或使液體流動的其它機(jī)構(gòu)，如采用液壓栗、或壓縮改變錫液容器的外形以產(chǎn)生壓力和提升液面的所有方法。
[0025]所述錫液容器可在其一端配合安裝液壓活塞8、且經(jīng)轉(zhuǎn)換器9連接伺服電機(jī)10。
[0026]所述錫液容器內(nèi)盛裝錫液6，并在模具1與錫液容器敞口之間放置玻璃預(yù)形體4，玻璃預(yù)形體4位于錫液6的液面之上。
[0027]為增強(qiáng)密封效果，本發(fā)明也可在模具1與錫液容器的敞口端相配合安裝處設(shè)置有密封墊3。
[0028]本發(fā)明還可在錫液容器填充錫，并充入氮氣，以防止空氣中的氧氣氧化錫液。
[0029]本發(fā)明在錫液容器底部設(shè)置加熱裝置7，主要是用于對錫液容器內(nèi)盛裝的錫或錫液6進(jìn)行加熱，可使之液化，此加熱裝置既可以是電加熱、、燃?xì)饧訜嵫b置等其它加熱裝置。
[0030]本發(fā)明的加熱裝置7使錫溶化形成高溫錫液，并將與之接觸的玻璃預(yù)形體4均勻加熱軟化后，通過液壓活塞8擠壓錫液6，錫液6將此壓力等值傳遞給已處于熔融狀態(tài)的玻璃預(yù)形體4，并推動熔融玻璃充填微結(jié)構(gòu)成形腔2，待保壓處理后，復(fù)制出模具1下表面設(shè)置的微結(jié)構(gòu)成形腔2的微結(jié)構(gòu)形狀，待成形微結(jié)構(gòu)玻璃元件41冷卻至室溫后，再開模取出制品Ο
[0031]由上述可知，本發(fā)明通過采用一個帶加熱裝置7的錫液容器，由加熱裝置7將錫液容器內(nèi)的錫加熱熔化成液體；然后通過將玻璃預(yù)形體4放置處于高溫錫液6表面，當(dāng)玻璃預(yù)形體4與高溫錫液6接觸并被均勻加熱至模壓溫度后，所述模壓溫度是指使玻璃的粘度值在106?108dPa*s范圍內(nèi)所需的溫度，可根據(jù)不同玻璃材質(zhì)加溫到所需的不同溫度，啟動伺服電機(jī)10，通過轉(zhuǎn)換器9帶動液壓活塞8向下運動，通液壓活塞8的向下運動給錫液容器內(nèi)的錫液6以壓力以增大其內(nèi)部壓力，錫液6將此壓力均勻傳遞給已處于熔融狀態(tài)的玻璃預(yù)形體4表面，從而推動熔融玻璃均勻充填錫液容器一個端口上安裝的表面設(shè)置為微結(jié)構(gòu)成形腔2的模具1，通過錫液傳力可使每一個微結(jié)構(gòu)都具有相同壓力而形成更均勻的微結(jié)構(gòu)薄玻璃元件；再通過進(jìn)行保壓處理，從而復(fù)制出模具下表面設(shè)置的微結(jié)構(gòu)成形腔2內(nèi)的微結(jié)構(gòu)形狀，常規(guī)退火及冷卻處理，待成形薄玻璃元件冷卻至室溫后，再開模取出制品即告完成所有工序。其工藝過程一般包括加熱、合模、錫液輔助模壓、保壓及退火、冷卻和取出成形制品五個工序。
[0032]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0033]實施例1，以采用U型槽結(jié)構(gòu)的錫液容器、且液壓裝置采用活塞機(jī)構(gòu)為例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0034]首先準(zhǔn)備一個兩端開口、直徑