[发明专利]非等温玻璃模压方法

说明书

本发明涉及非等温玻璃模压过程中为了提高模具使用寿命而提供的模压成型方法。所述方法为在下模具(102)上放置待压玻璃制品(103)，电机驱动下模具(102)以一定速度上升，利用电压给下模具(102)加热，以此传热给所述玻璃制品(103)，使所述玻璃制品(103)的温度上升到玻璃的转化温度(Tg)及以上；电机继续驱动下模具(102)继续上升，同时携带所述玻璃制品(103)位移，使玻璃制品(103)接触上模具(101)，完成压制过程；所述上模具(101)和下模具(102)由单晶硅材料制成。采用本发明的模压成型方法，能够在镜头的模压成型的过程中只对玻璃材料产生模压形变，保持硅模具的形状和形态不变，从而延长硅模具的使用寿命，整体上降低生产成本。

技术领域

本发明属于超精密加工、非等温玻璃成型领域，特别涉及高效超精密玻璃透镜非等温玻璃模压过程中为了提高模具使用寿命而提供的模压成型方法。

背景技术

玻璃透镜因具有良好的光学性能和成像质量、增加透光性、减少光学系统的体积和重量，被广泛应用于光学、光电、光机械系统。近年来，玻璃透镜的超精密制造技术一直被探索，模压成型方法是量产非球面透镜最为高效简便的办法。在该方法中，通过特定的模具在高温下压缩软化的玻璃半成品，制成透镜。在传统工艺中，模具一般由碳化钨(WC)、碳化硅(SiC)或硅酸铝钇(YAS)等经过超精磨削加工而成，然后经过金刚石刀具精细修整，最后进行精密抛光。

CN104176911A公开了一种高效超精密玻璃透镜非等温模压成型设备及成型方法，其中利用了在非等温模压成型过程中加热、模压、退火、冷却工艺上具有并行的特点，提供了在非等温玻璃模压成型(NGMP)工艺中，将玻璃预制件的温度控制从成型模具中分离出来的方法。首先，将工件在预热装置中被加热到成型温度(即软化点温度)以上；其次，高温的预热工件被温度稍低的成型模具压成透镜；再次，成型的透镜在成型模具中被退火用来释放内应力；最后，将退火的成型透镜从成型模具中取出来，放在冷却盘上被单独冷却至室温。模具温度的变化范围只有几十摄氏度，比在等温玻璃模压成型(IGMP)方法中要小得多，模具的冷热疲劳有效降低，因此，模具的使用寿命显著延长(至少提高2-3倍以上)，利用率显著提高，模具的使用寿命得以有效延长。

然而该现有技术针对的模具是作为能够优选使用的材质，例如，CN102557393A举出的各种耐热合金(不锈钢等)、以碳化钨为主要成分的超硬材料、各种陶瓷(碳化硅、氮化硅等)、含碳的复合材料等。或者CN105814005A所涉及的金属模具。

透镜模压成型技术已经成为当下透镜制造的热门方案，因为传统工艺的种种不足，以硅为模具的非等温玻璃模压工艺正在被研发。然而由于硅的价格低于碳化钨，且硅作为性能优异的半导体有着其他化合物无法比拟的优点。

在技术工艺完善时，发现硅模具在模压过程中硅会变形，一方面导致制成的透镜不合规制，另一方面造成模具损耗，需更换新的模具来进行实验，因此增加了时间成本以及耗材成本。

现有技术的发展说明，因此需要新的透镜模压成型方法，在利用成本低的硅作为模具的同时使模具具有较长的使用寿命，从而从整体上降低生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模压成型方法，特别是一种制备超精密玻璃透镜非等温玻璃，在模压过程中为了提高模具使用寿命而提供的模压成型方法。

本发明提供一种非等温玻璃模压成型方法，包括：加热步骤：在下模具(102)上放置待压玻璃制品(103)，电机驱动下模具(102)以一定速度上升，利用电压给下模具(102)加热，以此传热给所述玻璃制品(103)，使所述玻璃制品(103)的温度上升到玻璃的转化温度(T_g)及以上；所述玻璃制品(103)的粘度η以下列方程定义：