光学玻璃生产工艺

光学玻璃模压成型技术摘要光学玻璃模压成型法由于能直接一次成型，因而大大节省了材辅料、时间、设备及人力，且能模压出不同形状。

在非球面光学玻璃零件和小型、微型光学元件制造方面，有着广阔的应用前景。

通过阐述该项综合技术所涉及的低熔点玻璃材料的要求与现状、模具材料与加工、模压工艺和设备，详细介绍了光学玻璃模压成型技术的概况与关键点，指出我国应继续大力发展该项技术。

关键词光学玻璃；模压成型；低熔点玻璃；模具工艺Abstract Because of directly forming, optical glass molding technology could save the material, time, equipment and manpower, and different shapes could be molded into. It had wide application prospects in manufacturing of aspheric optical glass parts and small, micro optical element. Optical glass molding technology overview and key points were introduced in detail through elaborating the comprehensive technology which involves the low melting point glass material requirements and current situation, the mold material and processing, molding process and equipment. In the end, pointed out that our country should continue to develop molding technology vigorously.Keywords optical glass; molding; low Tg glass; process0 引言光学玻璃模压成型技术，是利用了玻璃从熔融态向固态转化的过程是连续可逆的热加工性质，在玻璃的转变温度Tg附近，在无氧条件下，对玻璃和模具进行加温加压，一次性将光学玻璃模压成达到使用要求的光学零件[1]。

第1篇一、引言玻璃是一种常见的无机非金属材料，具有透明、坚硬、耐高温、化学稳定性好等特点。

随着科技的不断发展，玻璃在建筑、汽车、电子、光学等领域得到了广泛应用。

本文将介绍玻璃制造工艺，包括原料的选择、熔制、成型、退火、切割、磨光、清洗等环节。

二、原料选择玻璃制造的原材料主要包括石英砂、纯碱、石灰石、长石等。

这些原料经过破碎、筛选、混合等过程，制备成合格的玻璃原料。

1. 石英砂：石英砂是玻璃制造的主要原料，占原料总量的70%左右。

它主要来源于天然的石英岩、石英砂岩等。

石英砂的化学成分主要是SiO2，具有较高的熔点和良好的化学稳定性。

2. 纯碱：纯碱是玻璃制造中的一种助熔剂，其主要成分是Na2CO3。

纯碱在玻璃制造过程中起到降低熔点和改善玻璃性质的作用。

3. 石灰石：石灰石是玻璃制造中的一种助熔剂，其主要成分是CaCO3。

石灰石在玻璃制造过程中起到降低熔点和提高玻璃化学稳定性的作用。

4. 长石：长石是玻璃制造中的一种原料，其主要成分是K2O和Na2O。

长石在玻璃制造过程中起到提高玻璃的化学稳定性和改善玻璃性质的作用。

三、熔制熔制是玻璃制造工艺中的关键环节，主要包括以下步骤：1. 加热：将原料放入玻璃熔炉中，通过加热使原料熔化。

熔炉类型有电熔炉、燃油熔炉、燃气熔炉等。

2. 熔化：加热至一定温度后，原料开始熔化。

熔化过程中，原料中的杂质会逐渐析出，形成熔渣。

3. 混合：熔化过程中，通过搅拌使熔融的玻璃均匀混合，确保玻璃成分均匀。

4. 调节：根据玻璃成分和性能要求，对熔融玻璃进行成分和温度的调节。

四、成型成型是将熔融玻璃制成所需形状和尺寸的过程。

常用的成型方法有：1. 浇注成型：将熔融玻璃倒入模具中，冷却固化后取出。

适用于制造平板玻璃、瓶罐玻璃等。

2. 拉制成型：将熔融玻璃通过拉丝机拉制成细长的玻璃丝。

适用于制造玻璃纤维、玻璃丝等。

3. 挤压成型：将熔融玻璃通过模具挤压成所需形状。

适用于制造玻璃管、玻璃棒等。

目录光学冷加工工序----------------------------------------2 玻璃镜片抛光工艺--------------------------------------3 镜片抛光----------------------------------------------4 光学冷加工工艺资料的详细描述--------------------------5 模具机械抛光基本程序（对比）--------------------------7 金刚砂 -----------------------------------------------8 光学清洗工艺-----------------------------------------10 镀膜过程中喷点、潮斑(花斑)的成因及消除方法------------12 光学镜片的超声波清洗技术-----------------------------14 研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响-----------------------17 抛光常见疵病产生原因及克服方法-----------------------23 光学冷却液在光学加工中的作用-------------------------25光学冷加工工序第1道：铣磨,是去除镜片表面凹凸不平的气泡和杂质,(约0.05-0.08)起到成型作用.第2道就是精磨工序,是将铣磨出来的镜片将其的破坏层给消除掉,固定R值. 第3道就是抛光工序,是将精磨镜片在一次抛光,这道工序主要是把外观做的更好。

第4道就是清洗,是将抛光过后的镜片将起表面的抛光粉清洗干净.防止压克. 第5道就是磨边,是将原有镜片外径将其磨削到指定外径。

第6道就是镀膜,是将有需要镀膜镜片表面镀上一层或多层的有色膜或其他膜第7道就是涂墨,是将有需要镜片防止反光在其外袁涂上一层黑墨.第8道就是胶合,是将有2个R值相反大小和外径材质一样的镜片用胶将其联合. 特殊工序:多片加工(成盘加工)和小球面加工(20跟轴)线切割根据不同的生产工艺，工序也会稍有出入，如涂墨和胶合的先后次序。

玻璃玻璃是非晶无机非金属材料，一般是用多种无机矿物(如石英砂、硼砂、硼酸、重晶石、碳酸钡、石灰石、长石、纯碱等)为主要原料，另外加入少量辅助原料制成的。

它的主要成分为二氧化硅和其他氧化物。

普通玻璃的化学组成是Na2SiO3、CaSiO3、SiO2或Na2O·CaO·6SiO2等，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体。

广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。

另有混入了某些金属的氧化物或者盐类而显现出颜色的有色玻璃，和通过物理或者化学的方法制得的钢化玻璃等。

有时把一些透明的塑料（如聚甲基丙烯酸甲酯）也称作有机玻璃。

玻璃的生产工艺包括:配料、熔制、成形、退火等工序.分别介绍如下: 配料,按照设计好的料方单,将各种原料称量后在一混料机内混合均匀.玻璃的主要原料有:石英砂、石灰石、长石、纯碱、硼酸等.熔制,将配好的原料经过高温加热,形成均匀的无气泡的玻璃液.这是一个很复杂的物理、化学反应过程.玻璃的熔制在熔窑内进行.熔窑主要有两种类型:一种是坩埚窑,玻璃料盛在坩埚内,在坩埚外面加热.小的坩埚窑只放一个坩埚,大的可多到20个坩埚.坩埚窑是间隙式生产的,现在仅有光学玻璃和颜色玻璃采用坩埚窑生产.另一种是池窑,玻璃料在窑池内熔制,明火在玻璃液面上部加热.玻璃的熔制温度大多在1300~1600゜C.大多数用火焰加热,也有少量用电流加热的,称为电熔窑.现在,池窑都是连续生产的,小的池窑可以是几个米,大的可以大到400多米.成形,是将熔制好的玻璃液转变成具有固定形状的固体制品.成形必须在一定温度范围内才能进行,这是一个冷却过程,玻璃首先由粘性液态转变为可塑态,再转变成脆性固态.成形方法可分为人工成形和机械成形两大类.A. 人工成形.又有(1) 吹制,用一根镍铬合金吹管,挑一团玻璃在模具中边转边吹.主要用来成形玻璃泡、瓶、球(划眼镜片用)等.(2) 拉制,在吹成小泡后,另一工人用顶盘粘住,二人边吹边拉主要用来制造玻璃管或棒.(3) 压制,挑一团玻璃,用剪刀剪下使它掉入凹模中,再用凸模一压.主要用来成形杯、盘等.(4) 自由成形,挑料后用钳子、剪刀、镊子等工具直接制成工艺品.B. 机械成形.因为人工成形劳动强度大,温度高,条件差,所以,除自由成形外,大部分已被机械成形所取代.机械成形除了压制、吹制、拉制外,还有(1) 压延法,用来生产厚的平板玻璃、刻花玻璃、夹金属丝玻璃等.(2) 浇铸法,生产光学玻璃.(3) 离心浇铸法,用于制造大直径的玻璃管、器皿和大容量的反应锅.这是将玻璃熔体注入高速旋转的模子中,由于离心力使玻璃紧贴到模子壁上,旋转继续进行直到玻璃硬化为止.(4) 烧结法,用于生产泡沫玻璃.它是在玻璃粉末中加入发泡剂,在有盖的金属模具中加热,玻璃在加热过程中形成很多闭口气泡这是一种很好的绝热、隔音材料.此外,平板玻璃的成形有垂直引上法、平拉法和浮法.浮法是让玻璃液流漂浮在熔融金属(锡)表面上形成平板玻璃的方法,其主要优点是玻璃质量高(平整、光洁),拉引速度快,产量大.退火,玻璃在成形过成中经受了激烈的温度变化和形状变化,这种变化在玻璃中留下了热应力.这种热应力会降低玻璃制品的强度和热稳定性.如果直接冷却,很可能在冷却过程中或以后的存放、运输和使用过程中自行破裂(俗称玻璃的冷爆).为了消除冷爆现象,玻璃制品在成形后必须进行退火.退火就是在某一温度范围内保温或缓慢降温一段时间以消除或减少玻璃中热应力到允许值.此外,某些玻璃制品为了增加其强度,可进行刚化处理.包括:物理刚化(淬火),用于较厚的玻璃杯、桌面玻璃、汽车挡风玻璃等;和化学刚化(离子交换),用于手表表蒙玻璃、航空玻璃等.刚化的原理是在玻璃表面层产生压应力,以增加其强度.吹玻璃叙利亚的工匠发明了玻璃吹制术。

干切工艺流程1、适用范围适用于光学玻璃二次压型的备料过程，本过程为采用电阻丝炸条后切割机切块的工艺。

2、技术条件：2.1投入生产的材料必须根据来料合格证的数据核对和计算，确保经过加工后能达到客户要求。

2.2切割后料块的几何尺寸必须在满足压型入模的范围。

2.3切割后料块各面需平整、无凹凸面。

表面不允许有严重碰伤、裂痕等。

2.4各面不允许有呈120°以下的凹陷及尖角。

2.5切割后料块重量应符合规定产品的公差范围，超重料块允许刮角，但只能在同一个面上进行。

3、设备、计量器具：3.13.24、工艺要求：4.1干切原理：光学玻璃平面与高速旋转(2700转/分)的钢制刀片的周边接触，由摩擦热应力将玻璃断开。

刀片的厚度通常为1.6mm，直径为420mm。

4.2领料要求：A)发料前，首先要识别产品图，了解产品技术要求，并对照原材料库房待用的材料合格证，针对每一项要求进行对比，确认满足图面要求(特别是加工过程中经过退火将发生变化的nd、vd一定要经过计算)后才能投料生产。

B)干切人员必须按备料技术人员指定的牌号、编号、箱号进行领料。

C)开箱后领料人员需要看清每一条玻璃上的牌号、埚号、应与来料合格证相符。

D)经备料技术人员确认后，当场将来料合格证上的埚号填写在每个备料人员的备料通知交验卡上，并把生产流转卡上需要填写的相关数据填写清楚，以便生产过程中查询、使用和以后的追溯。

E)干切人员领好料堆放时，一定要标识清楚。

4.3炸条过程：4.3.1炸条前首先了解清楚所备产品的规格尺寸、形状、切割重量及公差范围、玻璃牌号的Tg温度、密度等，才进行计划炸条。

A、划线尺寸计算方法：a)把单件备料重量先换算成体积：按公式：V=W/ρ其中：V—备料件的体积；W—备料件的重量；ρ—玻璃比重g/cm3。

b)计算线性尺寸：按公式：h=V/a.b其中：h—备料件的厚度；a—备料件的长度；b—备料件的宽度。

B、当备料件要求呈立方体形状时，则可用如下公式计算划线尺寸。

光学玻璃分类一、无色光学玻璃二、冕波代号K 火石代号F H 代表环保Q 代表轻Z代表重系列玻璃类别名称代号牌号普通光学玻璃（P系列）轻冕玻璃Q K H-QK1、H-QK3、H-QK3L冕玻璃K K1、K2、H-K3、K4A、H-K5、H-K6、H-K7、K8、H-K9、H-K9L、H-K10、H-K11、K12、K16、H-UK9L、H-K50、H-K51磷冕玻璃P K PK1、PK2钡冕玻璃B a K H-BaK1、H-BaK2、H-BaK3、H-BaK4、BaK5、H-BaK6、H-BaK7、H-BaK8、BaK9、BaK11重冕玻璃Z K H-ZK1、H-ZK2、H-ZK3、H-ZK4、ZK5、H-ZK6、H-ZK7、ZK8、H-ZK9、H-ZK10、H-ZK11、H-ZK14、ZK15、ZK19、ZK20、H-ZK21、ZK50镧冕玻璃L a K H-LaK1、H-LaK2、H-LaK3、H-LaK4、H-LaK5、LaK6、H-LaK7、LaK8、LaK10、H-LaK12、H-LaK50、H-LaK51、H-LaK52、H-LaK53、H-LaK54冕火石玻璃K F KF1、KF2、KF3轻火石玻璃Q F QF1、QF2、QF3、QF5、QF6、H-QF6、QF9、QF11、QF14、QF50、UQF50火石玻璃F F1、F2、F3、F4、H-F4、F5、F6、F7、F12、F13钡火石玻璃B a F BaF1、BaF2、BaF3、BaF4、BaF5、BaF6、BaF7、BaF8、BaF51重钡火石玻璃ZBaF ZBaF1、ZBaF2、H-ZBaF3、ZBaF4、H-ZBaF5、ZBaF8、ZBaF11、ZBaF13、ZBaF15、ZBaF16、ZBaF17、ZBaF18、ZBaF20、H-ZBaF50、H-ZBaF52重火石玻璃Z F ZF1、H-ZF1、ZF2、H-ZF2、ZF3、ZF4、H-ZF4、ZF6、ZF7L、H-ZF7L ZF8、ZF10、ZF11、ZF12、ZF13、ZF14、ZF50、ZF51、ZF52、H-ZF52镧火石玻璃L a F LaF1、LaF2、LaF3、H-LaF4、H-LaF6L、LaF7、H- LaF8、H-LaF9、H-LaF10、H-LaF50、H-LaF52、H-LaF53、H-LaF54重镧火石玻璃ZLaF H-ZLaF1、H-ZLaF2、ZLaF3、H-ZLaF50、H-ZLaF51、H-ZLaF52、H-ZLaF53、H-ZLaF54、H-ZLaF55、H-ZLaF56钛火石玻璃T i F TiF1、TiF2、TiF3特种火石玻璃T F TF1、TF3、TF4、TF5、TF6注：无铅、砷、镉以及其它放射性元素玻璃牌号，用代表环保特性的前缀"H-"表示无色饰品晶质玻璃无色饰品晶质玻璃具有高透明度、高亮度的特点，彩色晶质有兰色、粉红色、紫色等几个系列，色泽纯洁亮丽，是制作高档灯饰品、工艺美术品的最佳材料。

光学器件生产工艺流程光学器件是指利用光的各种性质进行光学成像、传输和处理的设备。

光学器件的生产工艺流程主要包括材料准备、构建器件结构、制备加工、性能测试等过程。

本文将详细介绍光学器件的生产工艺流程。

首先，光学器件的生产需要准备好适用的材料。

光学器件常用的材料有光学玻璃、半导体材料、金属材料等。

在材料准备阶段，需要通过化学方法或机械方法将原材料加工成适当形态的光学器件材料。

例如，光学玻璃可以采用熔融、拉伸、切割等方法进行加工，半导体材料可以通过化学气相沉积、物理气相沉积等方法制备得到。

接下来，根据光学器件的具体要求，需要构建起器件的结构。

常见的光学器件结构有透镜、棱镜、光纤等。

构建器件结构的过程包括图纸设计、模具制作和成型等环节。

在图纸设计阶段，需要根据器件的功能和性能要求，确定合适的器件结构，并进行CAD或CAM建模。

然后，根据设计图纸，制作模具。

模具制作通常需要采用CNC机床进行加工，保证模具的精度和质量。

最后，利用模具进行成型，将原材料在特定条件下进行烧结、注塑等工艺，得到具有特定结构的光学器件。

在完成器件结构的构建后，需要进行制备加工。

制备加工主要是利用各种加工方法对器件进行细节加工和表面处理。

细节加工的目的是确保器件的精度和性能达到要求。

常见的细节加工方法有抛光、开磨、激光加工等。

表面处理是为了改善器件的光学性能，常见的表面处理方法有镀膜、抛光、热处理等。

例如，在制备透镜时，需要对其表面进行抛光和镀膜处理，以提高透镜的透光率和反射率。

最后，需要对制备好的光学器件进行性能测试。

性能测试是为了验证器件的各项性能指标是否符合要求。

常见的性能测试指标有透射率、反射率、焦距等。

性能测试方法包括光谱法、显微镜法、干涉法等。

通过性能测试，可以对器件进行质量控制和排序，以保证器件的稳定性和可靠性。

综上所述，光学器件的生产工艺流程主要包括材料准备、构建器件结构、制备加工和性能测试。

这些步骤相互紧密衔接，每一步都需要严格控制和检验，以确保生产出满足要求的高质量光学器件。

光学玻璃透镜模压成型技术1 成型方法玻璃之所以能够精密模压成型，主要是因为开发了与软化的玻璃不发生粘连的模具材料。

原来的玻璃透镜模压成型法，是将熔融状态的光学玻璃毛坯倒入高于玻璃转化点50℃以上的低温模具中加压成形。

这种方法不仅容易发生玻璃粘连在模具的模面上，而且产品还容易产生气孔和冷模痕迹（皱{TodayHot}纹），不易获得理想的形状和面形精度。

后来，采用特殊材料精密加工成的压型模具，在无氧化气氛的环境中，将玻璃和模具一起加热升温至玻璃的软化点附近，在玻璃和模具大致处于相同温度条件下，利用模具对玻璃施压。

接下来，在保持所施压力的状态下，一边冷却模具，使其温度降至玻璃的转化点以下（玻璃的软化点时的玻璃粘度约为107。

6泊，玻璃的转化点时的玻璃粘度约为1013。

4泊）。

这种将玻璃与模具一起实施等温加压的办法叫等温加压法，是一种比较容易获得高精度，即容易精密地将模具形状表面复制下来的方法。

这种玻璃光学零件的制造方法缺点是：加热升温、冷却降温都需要很长的时间，因此生产速度很慢。

为了解决这个问题，于是对此方法进行了卓有成效的改进，即在一个模压装置中使用数个模具，以提高生产效率。

然而非球面模具的造价很高，采用多个模具势必造成成本过高。

针对这种情况，进一步研究开发出与原来的透镜毛坯成型条件比较相近一点的非等温加压法，借以提高每一个模具的生产速度和模具的使用寿命。

另外，还有人正在研究开发把由熔融炉中流出来的玻璃直接精密成型的方法。

2 玻璃的种类和毛坯{HotTag}玻璃毛坯与模压成型品的质量有直接的关系。

按道理，大部分的光学玻璃都可用来模压成成型品。

但是，软化点高的玻璃，由于成型温度高，与模具稍微有些反应，致使模具的使用寿命很短。

所以，从模具材料容易选择、模具的使用寿命能够延长的观点出发，应开发适合低温（600℃左右）条件下模压成型的玻璃。

然而，开发的适合低温模压成型的玻璃必需符合能够廉价地制造毛坯和不含有污染环境的物质（如PbO、As2O3）的要求。

光学玻璃透镜1 成型方法原来的玻璃透镜模压成型法，是将熔融状态的光学玻璃毛坯倒入高于玻璃转化点50℃以上的低温模具中加压成形。

这种方法不仅容易发生玻璃粘连在模具的模面上，而且产品还容易产生气孔和冷模痕迹（皱{TodayHot}纹），不易获得理想的形状和面形精度。

后来，采用特殊材料精密加工成的压型模具，在无氧化气氛的环境中，将玻璃和模具一起加热升温至玻璃的软化点附近，在玻璃和模具大致处于相同温度条件下，利用模具对玻璃施压。

接下来，在保持所施压力的状态下，一边冷却模具，使其温度降至玻璃的转化点以下（玻璃的软化点时的玻璃粘度约为107。

6泊，玻璃的转化点时的玻璃粘度约为1013。

4泊）。

这种将玻璃与模具一起实施等温加压的办法叫等温加压法，是一种比较容易获得高精度，即容易精密地将模具形状表面复制下来的方法。

这种玻璃光学零件的制造方法缺点是：加热升温、冷却降温都需要很长的时间，因此生产速度很慢。

为了解决这个问题，于是对此方法进行了卓有成效的改进，即在一个模压装置中使用数个模具，以提高生产效率。

然而非球面模具的造价很高，采用多个模具势必造成成本过高。

针对这种情况，进一步研究开发出与原来的透镜毛坯成型条件比较相近一点的非等温加压法，借以提高每一个模具的生产速度和模具的使用寿命。

另外，还有人正在研究开发把由熔融炉中流出来的玻璃直接精密成型的方法。

玻璃毛坯与模压成型品的质量有直接的关系。

按道理，大部分的光学玻璃都可用来模压成成型品。

但是，软化点高的玻璃，由于成型温度高，与模具稍微有些反应，致使模具的使用寿命很短。

所以，从模具材料容易选择、模具的使用寿命能够延长的观点出发，应开发适合低温（600℃左右）条件下模压成型的玻璃。

然而，开发的适合低温模压成型的玻璃必需符合能够廉价地制造毛坯和不含有污染环境的物质（如PbO、As2O3）的要求。

对模压成型使用的玻璃毛坯是有要求的：①压型前毛坯的表面一定要保持十分光滑和清洁；②②呈适当的几何形状；③③有所需要的容量。