第4章-光学零件的胶合

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v4.1概述 è一. 胶层胶合与分离式镜座组合
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• 胶层胶合方法与分离式镜座组合方法比较有如下特点： • (1)胶层胶合法比分离式镜座的组合法虽然少了一个光 学设计中的结构参数，但仍能满足复杂光学系统的成 象质要求。 • (2)减少表面的光能损失，分离式组合的空气与玻璃界 面的反射损失达5～6％，而胶层界面的反射损失只有 0.1%。 • (3)可以适当降低胶合面的表面精度，胶层起到补偿作 用，可以简化复杂陵镜的制造过程，先加工简单棱镜 然后胶合成复杂棱镜。降低制造成本。
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v四.胶合件的脱胶及产生原因
è四.胶合件的脱胶及产生原因
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• 上述各种脱胶现象除与胶粘剂性质有关外，还与胶合工艺、装配工艺 有关。产生原因大致如下： • (1)胶合零件未擦净，在胶层中有灰尘或脏物残留。 • (2)排气时空气未排尽，胶层内有气泡。 • (3)胶层粘度和厚度控制不当，容易使胶层变形，收缩大。 • (4)定中心不熟练，反复推移胶合件，使胶的粘结力降低。 • (5)初聚合温度过高，与定心承座温差太大，造成聚合脱胶。 • (6)胶合后加热固化温度过高(超过75℃)，时间过长。 • (7)有机溶剂浸入胶层。 • (8)胶合件长期存放在潮湿空气中，也可造成慢性脱胶。 • (9)胶过期失效等。
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v第4章 光学零件的胶合 è概述
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• 为了使光学系统有很好的像质，物镜、目镜及其它 系统均由两块或两块以上的透镜组成，棱镜和分划 零件为了制造方便和起保护作用也采用组合方式。 组合的方式包括常用的胶层胶合和分离式镜座(下图) 组合，特殊情况下还用光胶胶合。 • 组合的方式应保证光学 • 性能提高，有足够的强 • 度，对有机溶剂有足够 • 的安定性，不增加光的 • 损失，不产生表面变形， • 并且易于拆开．
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v二.粘结剂的种类及性能
§ (三)，多数是粘度较 小的低分子量的液态透明树脂。使用最多的是以双酚A型环 氧树脂为主体，加入一定的稀释剂、增塑剂、增韧剂和填 料等，先配成复合环氧树脂，使用时加入适量固化剂即可。 • 光学环氧胶色泽浅，粘度低，透明度好，折射率近似 于玻璃。特别是在胶结强度、收缩率(一般<2％)、耐高低 温、耐水和化学稳定性等方面均优于冷杉树脂胶和甲醇 胶，而且使用方便，室温即可固化。其主要缺点是拆胶困 难，使用的固化剂对人体有一定影响。 • 由于环氧胶的缺点所致，目前环氧胶使用尚不普遍， 仅适用在寒热潮湿等恶劣条件使用或特殊要求的光学零件 的胶合，也可用作光学装配用胶。。
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v4.2 树脂胶合法 è 二.粘结剂的种类及性能
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• 光学胶粘技术在光学仪器上的应用，已经有200多年的历史。 1785年开始采用一种天然针叶状杉树的分泌物制成最早的 光学用胶，这就是著名的加拿大胶。合成树脂的光学用胶 相继问世。前苏联于．1938年研制成功甲醇胶；美国在20 世纪40年代研制了光学环氧胶；我国于20世纪70年代末期 研制了光学光敏胶。 • 目前，我国光学生产中，应用的胶粘剂主要分为四大类， 下面分别予以介绍。
(四)锤击拆胶 此法是借助冲击力使胶合件脱开。 因此，工艺设备简单，残胶易清洗，能保持零件的粗糙 度，但若操作者不熟练容易损坏零件。故一般只适用于胶 接面积不大的、且便于锤击的零件。 • 综上所述，四种拆胶方法使用最多的是加热法和常温 浸泡法。
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胶合前的准备与冷杉胶相同。工房温度要求 (22±3)C，相对湿度为70％以内。 冷胶和热胶的主要区别是，胶合前零件不加热或只加 热到40C左右。零件滴胶排气后．再放到30”水平电热板上 加热到50-70 C，并保持10－15min，进行初步聚合，然后 在定心仪上校正中心。 将定心好的零件放在水平台上进行完全聚合。对直径 <50mm的零件静止24h，对直径>50mm的零件，静止时时间不 少于48h。 对于中心偏差低于0．05mm，并且直径>lOmm、曲率半 径小的零件，可采用常温聚合和自动校正中心的方法。 一般胶层厚度为0.070-0.015mm。
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v五.胶合件的拆胶
• 2．间接加热法
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• (二)冷冻法
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v五.胶合件的拆胶
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(三)常温法 常温法是用溶剂浸泡拆胶件使之脱胶。 几种胶粘剂常温浸泡溶剂配方见表8—4。
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v五.胶合件的拆胶 è五.胶合件的拆胶
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光学零件胶合后，如果不符合技术要求，则需要进行 拆胶。常用的拆胶方法分为加热法、冷冻法、常温法和锤 击法。 (一)加热法 加热法又分为直热法和间热法两种。 1．直热法 直热法就是将零件置于电热板上或烘箱中，加热至所 需温度即可拆胶。各种胶粘剂采用直热法的加热规范见表。
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v3.1概述 è一. 胶层胶合与分离式镜座组合
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• (4)胶合透镜组或胶合棱镜组在装配与校正时易于对准 中心． • (5)胶合法还用于照相分划、镀膜表面与保护玻璃的组 合。 • 因此，光学系统中广泛采刚胶合法，特别适用于直径 为80～120mm以下的透镜组合．胶合透镜的质量主要决 定于胶合材料的特性及胶合定中心的方法。 • 通过与分离式镜座组合的比较可以看出胶合的目的。
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v二.粘结剂的种类及性能
§ (四)光学光敏胶
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光学光敏胶，又称紫外胶。在国外是20世纪70年代发 展起来的一种光固化光学胶粘剂。我国是20世纪80年代初 试制成功的。光敏胶主要是由光敏树脂(又称感光树脂)， 加入交联剂、光敏剂、阻聚剂等成分，在紫外光照射下进 行交联固化而成的(单组分光敏胶)，或者初固化后，再经 中温固化而成(双组分光敏胶)。 • 常用的光敏树脂有双酚A型环氧树脂和六氢邻苯二甲酸环氧 树脂的丙烯酸酯类。 • 优点：具有粘结性能好、机械强度高、耐高低温性能好、 收缩率小(2％～6％)、化学稳定性好、固化快等特点，是 一种优质光学用胶。用于透镜、棱镜或其他透明光学零件 的胶合
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v二.粘结剂的种类及性能
§ (二)甲醇胶
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甲醇胶，俗称冷胶，又名凤仙胶或卡丙诺胶。它是人 工合成的有机化合物，单体学名是二甲基乙烯代乙炔基甲 醇。甲醇胶几乎可以粘结各种材料。 • 甲醇胶原是前苏联于1938年研制成功的。我国在20世 纪50年代引进使用，后来又做了一些改进。它主要用于军 用光学仪器中的透镜、棱镜和平面零件的胶合。 • 甲醇胶具有良好的透明度，其胶合强度、耐高低温性 能都优于冷杉树脂胶。其缺点也较明显，固化后收缩率高 达12％，易引起零件变形，胶层抗老化性能差，配制工艺 复杂，保存期短，拆胶困难。
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v三.胶合工艺
§ (三)光学环氧胶的胶合工艺
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环氧胶使用时，只能临时配制，不能久放。零件胶合 后放在30”水平台上自动定心或用心心仪定中心。胶层聚 合分两个阶段：第一阶段为常温聚合，一般为1～2h；第二 阶段，常温聚合后再放入60-70C恒温箱中，保温14h以上， 待至常温后取出，再刮去边缘多余的残胶。 胶合前的准备工作与冷杉胶胶合相同。滴胶排气和胶 层厚度与甲醇胶相同。胶合好的透镜置于平台上，用白炽 灯烘烤0．5～2h，使之具有适当粘度，然后定中心，接着 用高压汞灯(或紫外灯)进行初固化。初固化的零件再放入 烘箱内，在60rC下恒温6h，待冷却至室温取出送检。
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v3.1概述 è二.胶合的目的
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• 1．改善像质 • 如果把冕牌玻璃的凸透镜和火石玻璃的凹透镜胶 合在一起，就组成消色差的双胶合透镜。 如用K9和F2玻璃制成的 • 2．减少反射光能损失 ． 双分离透镜组，反射面 光能损失分别为4％和 • 胶合是减小透镜组光能损失 5·6％，即使在表面镀上 • 的有效方法之一。 氟化镁增透膜，仍有 1．5％和0．6％的反射 • 3．简化复杂零件的加工 光能损失。如果将双分 • 4．保护刻划面 离透镜用加拿大胶胶合 成双胶合透镜，则胶合 • 为了保护刻度表面、 面的反射光能损失可减 • 偏振片或晶体零件， 少到0．1％。 • 经常在零件上胶合一保护 • 玻璃。
《光学加工》 Optical Fabrication 课程公共邮箱：hfutof@
光学 加工
v第4章
光学零件的胶合
讲授：郎贤礼 单位：仪器科学与光电工程学院(HFUT)
v本节内容
1 2 3 4 概 述 树脂胶合法 光胶法 透镜胶合定心原理与方法
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§ 2课时
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§ (四)光敏胶的胶合工艺
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v四.胶合件的脱胶及产生原因 è四.胶合件的脱胶及产生原因
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胶合工艺本身并不复杂，但胶合不好会严重影响良品 率。脱胶是造成废品的主要原因。常见脱胶现象： (一)橡树叶状或柏树叶状脱胶 (二)光带状脱胶 (三)点状或气泡状脱胶 (四)倒边处脱胶