國產制造-前錦光學玻璃退火爐

中國制造-光學玻璃退火爐

一、什么是光學玻璃

能改變光的傳播方向，并能改變紫外、可見或紅外光的相對光譜分布的玻璃。狹義的光學玻璃是指無色光學玻璃；廣義的光學玻璃還包括有色光學玻璃、激光玻璃、石英光學玻璃、抗輻射玻璃、紫外紅外光學玻璃、纖維光學玻璃、聲光玻璃、磁光玻璃和光變色玻璃。光學玻璃可用于制造光學儀器中的透鏡、棱鏡、反射鏡及窗口等。由光學玻璃構成的部件是光學儀器中的關鍵性元件。

用于制造光學儀器或機械系統(tǒng)的透鏡、棱鏡、反射鏡、窗口等的玻璃材料。包括無色光學玻璃(通常簡稱光學玻璃)、有色光學玻璃、耐輻射光學玻璃、防輻射玻璃和光學石英玻璃等。光學玻璃具有高度的透明性、化學及物理學(結構和性能)上的高度均勻性，具有特定和的光學常數(shù)。它可分為硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽、氟化物和硫系化合物系列。品種繁多，主要按他們在折射率(nD)-阿貝值(VD)圖中的位置來分類。傳統(tǒng)上nD>1.60，VD>50和nD<1.60，VD>55的各類玻璃定為冕(K)玻璃，其余各類玻璃定為火石(F)玻璃。冕玻璃一般作凸透鏡，火石玻璃作凹透鏡。通常冕玻璃屬于含堿硼硅酸鹽體系，輕冕玻璃屬于鋁硅酸鹽體系，重冕玻璃及鋇火石玻璃屬于無堿硼硅酸鹽體系，絕大部分的火石玻璃屬于鉛鉀硅酸鹽體系。隨著光學玻璃的應用領域不斷拓寬，其品種在不斷擴大，其組成中幾乎包括周期表中的所有元素。

通過折射、反射、透過方式傳遞光線或通過吸收改變光的強度或光譜分布的一種無機玻璃態(tài)材料。具有穩(wěn)定的光學性質和高度光學均勻性。

光學玻璃

 

二、生產方法：

生產光學玻璃的原料是一些氧化物、氫氧化物、硝酸鹽和碳酸鹽,并根據(jù)配方的要求,引入磷酸鹽或氟化物。為了保證玻璃的透明度，必須嚴格控制著色雜質的含量，如鐵、鉻、銅、錳、鈷、鎳等。配料時要求準確稱量、均勻混合。主要的生產過程是熔煉、成型、退火和檢驗。

①熔煉　

有單坩堝間歇熔煉法和池窯連續(xù)熔煉法。單坩堝熔煉法又可分為粘土坩堝熔煉法和鉑坩堝熔煉法。不論采用何種熔煉方式均需用攪拌器攪拌，并嚴格控制溫度和攪拌，使玻璃液達到高度均勻。粘土坩堝能熔煉絕大部分冕玻璃和火石玻璃，成本低，且在玻璃的熔化溫度超過鉑的使用溫度時采用。鉑坩堝可熔煉質量較高、對粘土坩堝有嚴重侵蝕作用的玻璃，如重冕、重鋇火石、稀土玻璃和氟磷玻璃。鉑坩堝用電加熱，一般采用硅碳棒或硅鉬棒電爐。但制造析晶傾向大、要求迅速降溫以及對氣氛有一定要求的玻璃，則可采用高頻加熱。

②成型　光學玻璃的成型法有古典破堝法、滾壓法和澆注法，但目前越來越廣泛地采用漏料成型（用單坩堝或連熔流出料液），能直接拉棒或滴料壓型或漏料成型大尺寸的毛坯，提高料滴利用率和成品率。

③退火　為了大限度地清理玻璃的內應力，提高光學均勻性，必須制定嚴格的退火制度，進行準確退火。

④檢驗　測定的指標有：光學常數(shù)、光學均勻度、應力雙折射、條紋、氣泡等。

三、光學玻璃質量優(yōu)劣的重要影響因素

    光學玻璃質量的好壞受哪些因素影響呢？我們可以從光學玻璃的熔煉過程開始分析，光學玻璃熔煉后，須制成一定大小和形狀的毛坯，經退火，一些品種再經顯色，檢驗后作為成品出貨。成型和顯色是有色光學玻璃生產過程中重要的工序之一，成型方法和顯色的技術水平高低是決定成品率高低和質量好壞的重要因素之一。

玻璃的成型：

用坩堝熔煉的有色光學玻璃，成型都采用澆注法。澆注法又可分為大粘度澆注和稀粘度澆注。黑色透紫玻璃ZWB1，ZWB3成型采用稀粘度澆注，其他品種采用大粘度澆注。

玻璃的退火：

無色光學玻璃制造的光學零件要有高度的光學均勻性，必須進行準確退火。有色光學玻璃的光學均勻性要求沒有無色光學玻璃的多。它的退火要求主要是清理在成型中產生的應力，采用慢速退火即可。退火溫度、退火溫度范圍內保持的時間、降溫速度應根據(jù)不同品種和玻璃毛壞的尺寸，通過實驗方法制訂。對于有特殊光學均勻性要求的有色光學玻璃也需進行準確退火。 有些著色劑(例如Mrl，Se等)的著色狀態(tài)存退火階段中還會發(fā)生變化，對含這類著色劑的玻璃，退火溫度的確定不但要考慮應力的清理，也要考慮著色狀態(tài)的變化。

玻璃的顯色：

所謂顯色，是指退火檢驗后的玻璃再重新加熱到一定溫度，在此溫度下保持一定時間(顯色時間)，使玻璃中的著色化合物呈現(xiàn)一定的光潛特性。需要一次顯色的玻璃有顏色、橙色，紅色和近紅外截止型玻璃。 顯色溫度和顯色時間通過實驗確定。從退火后的大塊玻璃中，取若干小塊試樣，在不同混度和不同時間下熱處理。冷卻后，研磨、拋光、涮定光譜特性、選定合適的溫度和時間．不同爐號玻璃，由于熔煉、成型、退火時的熱歷史不完全相同，每個爐號玻璃的顯色溫度和時間都要通過實驗確定。 顯色玻璃的光譜特性受顯色溫度影響非常大，為使大塊玻璃的顏色達到均勻，顯色應在準確退火爐內進行。準確退火爐的要求與無色光學玻璃退火用的準確退火爐相同。 對于顯色溫度較高的近紅外截止型玻璃，顯色時玻璃已接近軟化，顯色時放置玻璃過程中要用石棉紙把玻璃隔開．顯色玻璃的條紋、氣泡等質量檢驗應在顯色前進行，因為顯色后由于玻璃顏色深，難以檢驗。

    因此，光學玻璃質量的優(yōu)劣，主要受成型方法和顯色的技術水平高低，玻璃的退火等諸多因素影響！

 

四、關鍵制造設備介紹

從上述描述不難看出退火工藝對光學玻璃性能的影響至關重要性。

江蘇前錦爐業(yè)設備有限公司專業(yè)生產光學玻璃準確退火爐，是尼康公司中國指定生產商。另外還有成都光明集團、日本光硝子等一批實力雄厚的企業(yè)。

光學玻璃準確退火爐

 

簡單介紹一下此光學玻璃準確退火爐技術性能：

1、設備用途及性能概述 

設備用途：光學玻璃在氧化性氣氛 （空氣）中的退火加熱。 

結構特征：全纖維爐膛結構、電阻絲加熱、可控硅程序控溫，配置熱風循環(huán)系統(tǒng)。 

主要優(yōu)點：控溫、爐溫均勻、生產效率高、節(jié)能效果顯著。 

使用環(huán)境：限于干燥、清潔的室內使用，設備內部及四周無易燃、易爆和腐蝕性氣體。 

2、主要技術參數(shù) 

額定溫度：                     750C 

常用溫度：                     650C 

額定功率：                     35KW 

額定電壓：                     380V 

爐溫穩(wěn)定度：                   ≤?1℃ 

爐溫均勻度：                   ≤?3℃ 

溫度同步率：                   ≤?1℃ 

溫度過沖值：                   ≤3℃ 

升溫速率：                     0～150℃/h （連續(xù)可調） 

降溫速率：                     0.5～20℃/h(連續(xù)可調) 

爐膛尺寸 （L?W?H）：           1320?950?980mm 

工作區(qū)尺寸 （L?W?H）：         900?710?750mm 

爐體外形尺寸 （L?W?H）：     ～1850?1440?1655mm 

設備外形尺寸 （L?W?H）：     ～2400?1440?1655mm 

 

 

3、結構簡介

主要由爐體、爐門、裝料架和導風罩、循環(huán)風機、控制系統(tǒng)、快速風冷組成

 

五、總結

在科技突飛猛進的今天，光學玻璃在我們身邊無處不在，手機攝像頭、家電、望遠鏡、光通訊、醫(yī)學、大功率激光器、航天航空器、導彈技術、雷達技術等等領域都有光學玻璃的身影。也突顯出光學玻璃在國民生產甚至上升到國家安全的至關重要性。

作為光學玻璃關鍵制造設備制造公司，江蘇前錦努力做好中國制造，發(fā)揚工匠技術，掌握核心制造技術，做好每一臺光學玻璃準確退火爐。