光学ガラス圧力型の製造原理
Sep 21, 2018
光学ブランクの成形工程は、光学ガラスの溶解技術や光学加工技術に直接関係しており、全体としてシステムとして考える必要があります。
光学ガラスの開発以来、ガラス部品のブランク（レンズ、プリズム）の製造は、一般的に良質のガラス塊を溶かし、軟化させ、金型に詰めて大まかな形状にプレスし、その後、粗研削、微研削、研磨して作り出すことになります。この方法は、1970年代に光学ガラスの連続溶解技術が登場した後、補助的な方法として使用されてきました。
1970年代以来、光学ガラスが発達した日本の主要工場は、光学ガラス生産において最先端の生産技術を採用してきました。3D（三直）生産技術、すなわち直接電気溶解、成形、精密直接焼鈍、直接連続溶融、または坩堝滴下材料直接成形法（海外では「プレス」と称される）が含まれます。このような高度な成形技術は、ガラスを直接光学ブランクに圧縮することで、二次成形の生産技術を大幅に簡素化し、人力と設備を節約し、エネルギー消費を減らし、原材料の利用率を向上させます。日本の谷間光学ガラス社の3D生産技術では、従来の粘土坩堝炉法では170日かかっていましたが、白金坩堝注湯法では34日の生産サイクルを3サイクルに短縮しました。歩留まりは、従来の最高40%から90%以上に向上しました。
光学ガラスプレス型は非研磨プレス型とも呼ばれ、プレス型で製造された光学素子は研削、研磨、エッジ研削、センター研削などの光学加工を必要とせず、光学機器に直接組み立てられることを意味します。光学ガラス成形片の表面仕上げと寸法精度の要求は非常に高く、通常、光学ブロックゲージを使用して光学素子の表面仕上げと寸法精度を測定し、その品質を測定するために干渉縞の数を使用します。カメラシステム用のレンズの場合、通常、レンズを通過するニュートンリングの半径の数は6未満、通過する2つの互いに直交する半径のニュートンリングの数は3未満である必要があります。2つのニュートンリングの数が少なければ少ないほど、レンズの品質は高くなります。
精密プレス加工では、加熱軟化したガラスを窒素などの不活性ガスで保護された金型に充填します。金型の内面は高い表面仕上げと寸法精度が求められます。金型の内面に付着する材料は、高硬度、耐酸化性、熱伝導性、高温でもガラスと接着しない、優れた衝撃強度と分析強度を備え、ガス、水蒸気、液体を介さないことが求められます。これらの要件を満たす材料としては、ガラスカーボン、炭化ケイ素、窒化ケイ素が挙げられます。しかし、後者2つと比較すると、ガラスカーボンは緩く酸化されやすく、傷がつきやすく、弾性率が小さいという欠点があります。衝撃強度と分析強度が低く、熱伝導性も劣ります。海外の特許報告書によると、1970年代初頭にはガラスカーボンが成形金型の内面に使用され、1970年代半ばに発行された特許では炭化ケイ素または窒化ケイ素が使用されていました。これらの2つの材料を金型の内面に付着させる方法としては、（1）高温加圧、（2）イオンスプラッシュライニング、（3）などがあります。ガス蒸着。その固定層の厚さは少なくとも 10ptm です。このタイプの金型の構造はかなり複雑です。ガラスのプレスが完了した後、金型をすぐに取り外すことはできず、取り外す前にガラスの温度を転移温度以下に下げる必要があります。精密プレスにより、球面、非球面、その他の複雑な形状の光学部品を抑制できます。80 年代半ばには、光学ガラスの製造に、ガラス表面の加工精度が Y/10、厚さと直径の許容差が 10 µm、くさび角が 10-3 ミル未満、複屈折 /CM が 10 未満、Y/屈折率の均一性が 10-6 の 2 つの精密レンズを成形する成形ガラスが使用され、日本、ドイツなどの国では精密レンズの精密成形が採用されています。
光学ガラスの生産は、塊状材料、二次圧延材料、そして直液圧延材料へと発展してきました。現在、中国における光学ガラス生産の主な供給形態は依然として塊状材料です。光学産業全体の経済的利益を考慮すると、直液圧延材料の生産開発は喫緊の課題です。中国の現在の光学ガラス生産技術レベルと市場の実際のニーズを踏まえ、まず二次圧延生産を着実に進め、二次圧延生産の改善においては、良好な材料調製の解決策に留意する必要があります。離型剤、ガラスの磁器箱材料への付着防止、機械加工といった主要な技術課題は、自動化、直液圧延型、二次圧延型といった明確な技術的・経済的効果をもたらす二次圧延型が、将来の光学ガラス生産の唯一の道となります。しかし、現在の中国光学産業の実際のニーズを出発点とし、同時に光学ガラス生産技術の国際的な発展動向を参照するならば、直液圧延型の開発においては、我が国の多品種、小ロット、多仕様の直圧延型の開発に特に注意を払い、良好な小ロット生産の問題を解決することが重要です。バッチ式直接光学ガラス成形は、まず小バッチ式光学ガラス溶融技術の問題を解決し、それに対応する光学ガラス溶融タンク炉を開発する必要があります。二次圧力式と直液圧力式の開発と改良を行うと同時に、精密圧力式の研究とテストを積極的に行い、中国の光学ガラス圧力式技術ができるだけ早く世界の先進レベルに追いつくようにする必要があります。
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