專利名稱：一種大口徑透紅外玻璃球罩的制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于異型玻璃制備技術領域。具體涉及一種鍺酸鹽、鋁酸鹽等大口徑透紅外玻璃球罩的制備方法。
背景技術：
常用的中波紅外材料主要有晶體及玻璃，晶體材料主要是MgF2、CaF2, SiS、藍寶石等，玻璃材料主要是鍺酸鹽、鋁酸鹽及氟化物玻璃，其中鍺酸鹽、鋁酸鹽玻璃由于物理性能 (硬度、強度)較氟化物好，GeO2-AL2O3-CaO或AL2O3-CaO-BaO體系玻璃，具有熔煉溫度高(熔煉溫度大于1450°C)、高溫黏度小、析晶溫度高等特性，適合用于導彈、吊倉等設備中做紅外窗口材料，在七八十年代，以色列、美國等國家就用鍺酸鹽玻璃作為空空導彈的整流罩，受當時技術條件的限制，整流罩尺寸較小(口徑小于120mm)，采用冷壓一次成型技術制造整流罩毛坯，近年來，隨著技術的進步，小尺寸的整流罩已經(jīng)不能滿足使用的要求，大尺寸整流罩的需求也越來越旺盛，如俄羅斯空軍裝備的R77空空導彈就采用口徑在250mm以上的整流罩，這樣就對大口徑整流罩的制造技術提出了新的要求，而要完成大口徑整流罩的制備， 就必須設計合理的成型工藝，解決模具設計及成型過程中炸裂、變形、析晶等問題，才能制造出符合要求的大口徑玻璃球罩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述不足之處而提供一種采用熔煉溫度高(熔煉溫度大于 1450°C)、高溫黏度小、析晶溫度高等特性的鍺酸鹽、鋁酸鹽等材料制備異型大口徑透紅外玻璃球罩的方法。本發(fā)明的技術解決方案是一種大口徑透紅外玻璃球罩的制備方法，其特征在于包括下列步驟
①將鍺酸鹽或鋁酸鹽玻璃在鉬金堝高溫爐中熔煉；
②將上模、下模清洗干凈后放入退火爐中預熱，預熱溫度為低于鍺酸鹽或鋁酸鹽玻璃 Tg 溫度 150-200 0C ；
③將預熱后的上模、下模從退火爐中推出，放置在澆注平臺上，并將上模提起，然后將鉬金堝中的玻璃熔液緩緩倒入下模內(nèi)，再慢慢放下上模，壓制20 50秒；
④完成玻璃球罩壓制后，將上模提起，然后將下模翻轉(zhuǎn)，將玻璃球罩翻出下模，用木板托住，并將玻璃球罩送入退火爐內(nèi)；
⑤玻璃球罩在退火爐內(nèi)保溫2- ，然后以-10°C/h的降溫速率降溫至200°C，再斷電降溫，完成粗退火。本發(fā)明的技術解決方案中所述的上模、下模按照球罩加工尺寸內(nèi)外徑各放大 l-2mm。本發(fā)明的技術解決方案中所述的上模、下模采用H13鋼模具等普通耐熱材料制作。
本發(fā)明的技術解決方案中所述的下模內(nèi)模為分段式結構，即以玻璃球罩計算全部玻璃液在下模內(nèi)的液面高度為界，該液面高度以上部分的半徑大于液面高度以下部分的半徑 0. l-3mm。本發(fā)明由于采用分開設計的上模、下模，采用H13鋼模具材料制作，下模內(nèi)模為分段式結構，即以玻璃球罩計算全部玻璃液在下模內(nèi)的液面高度為界，該液面高度以上部分的半徑大于液面高度以下部分的半徑0. l_3mm，因而可有效補償大口徑透玻璃球罩在冷卻過程中的收縮，保證大口徑透玻璃球罩毛坯尺寸的均勻性。本發(fā)明由于將上模、下模按照球罩加工尺寸內(nèi)外徑各放大l-2mm，因而可保證大口徑透玻璃球罩的毛坯尺寸。本發(fā)明由于是將鉬金堝中的玻璃液緩緩倒入下模內(nèi)，因而可以免產(chǎn)生澆注氣泡、條紋。本發(fā)明由于將模具預熱溫度產(chǎn)設置低于玻璃Tg溫度150 250°C，并根據(jù)玻璃料性不同玻璃壓制時間為20 50s，這樣采用一次熱壓成型方式進行大口徑玻璃頭罩(口徑大于250mm，矢高大于80mm)的熱壓成型，既即可使玻璃球罩已經(jīng)硬化，同時又使玻璃球罩不炸裂、不析晶，不使用脫模劑的情況下，可快速脫模。本發(fā)明具有不需要特殊的模具材料、設備，只需要對成型工藝進行調(diào)整，即可制備出大口徑的玻璃球罩，而且整個操作過程簡單，易實現(xiàn)批產(chǎn)的特點。本發(fā)明主要用于提供一種大口徑透紅外玻璃球罩的制備方法。適合做紅外窗口(如紅外吊倉的保護罩、整流罩等)。


圖1是本發(fā)明模具下模設計的原理圖。圖2是本發(fā)明模具上模設計的原理圖。圖3是本發(fā)明壓制出的大口徑鍺酸鹽玻璃球罩毛坯。
具體實施例方式設計原理如圖1、圖2所示。以R3為半徑設計上模，在設計下模時，先根據(jù)玻璃球罩毛坯計算全部玻璃液在模具內(nèi)的液面高度H1，在設計模具時以該高度為基準，在此高度之下，以Rl為半徑設計加工曲線，在此高度之上，由于玻璃收縮更加劇烈，以R2為半徑設計加工曲線，兩條曲線在高度為Hl為相交，這樣就使玻璃球罩在Hl高度以上得到了尺寸為2M 的補償，補償了玻璃球罩收縮對尺寸的影響，保證球罩毛坯尺寸的一致性(R1-R3即為玻璃球罩毛坯尺寸)。通過這種對下模尺寸分段設計的原理，解決了因玻璃收縮不同造成的毛坯尺寸不均勻(同樣原理也可以在上模上對玻璃球罩尺寸進行補償)。以40%Ge02-25%AL203-35%Ca0構成的鍺酸鹽玻璃為例，說明壓制口徑在250mm以上、矢高為90mm、壁厚為6mm (內(nèi)徑為R134mm，外徑為R140mm)的球罩過程。將配合料處于高溫熔爐中，爐溫控制在1500°C熔煉，降溫至1450°C出爐，其Tg為715°C，Ts為765°C，模具設計制造按上文所述，其制造過程如下。1、按照球罩加工尺寸設計模具，首先按照內(nèi)外半徑在加工尺寸基礎上各放大2mm 計算玻璃球罩毛坯的理論體積(v=0. 75L)，然后根據(jù)體積計算玻璃液在下模內(nèi)的液面高度 (Hl=43mm)，按照分段式設計模具，在內(nèi)?？v向方向上，以43mm高度為分界線，在43mm以下模具尺寸為Rl=142mm，在43mm以上模具尺寸為R2=143mm(圓心上移1mm)，兩段圓弧在43mm 處交匯，這樣在高度方向43mm以上，玻璃球罩毛坯壁厚隨著口徑的增大而逐步增大，最終在矢高為90mm的高度，玻璃球罩在口徑方向得到了約1.4mm尺寸的補償，從而達到消除玻璃收縮帶來的壁厚損失，最大限度的保證了玻璃球罩毛坯壁厚的均勻性。2、按照成型工藝流程進行球罩的成型
⑴模具預熱先將模具用丙酮清洗干凈，然后將模具在退火爐中預熱至500°C。⑵提起上模出爐時，將模具從退火爐中推出，將模具放置在澆注平臺上(澆注平臺要用水平尺量水平)，并用機械裝置將上模提起，方便玻璃澆注，同時用壓縮空氣將模具表面吹凈，整個過程要快速完成，保證模具溫度不至于下降過多。⑶澆注、熱壓成型、脫模將玻璃液降溫出爐(使玻璃液黏度變大，以免玻璃液在澆注時沖擊模具，造成澆注氣泡、條紋)，將鉬金堝中的玻璃液緩緩倒入模具內(nèi)，用機械裝置將上模慢慢放下，與下模吻合，完成玻璃球罩的壓制，壓制20 30秒后，將上模提起，然后將下模翻轉(zhuǎn)，將玻璃球罩翻出下模，用木板托住，將球罩迅速放入提前升溫的退火爐中。⑷粗退火在箱式退火爐中，保溫4小時后，以-10°C /h降溫至200°C后，斷電自降。
權利要求
1.一種大口徑透紅外玻璃球罩的制備方法，其特征在于包括下列步驟①將鍺酸鹽或鋁酸鹽玻璃在鉬金堝高溫爐中熔煉；②將上模、下模清洗干凈后放入退火爐中預熱，預熱溫度為低于鍺酸鹽或鋁酸鹽玻璃 Tg 溫度 150-200 0C ；③將預熱后的上模、下模從退火爐中推出，放置在澆注平臺上，并將上模提起，然后將鉬金堝中的玻璃熔液緩緩倒入下模內(nèi)，再慢慢放下上模，壓制20 50秒；④完成玻璃球罩壓制后，將上模提起，然后將下模翻轉(zhuǎn)，將玻璃球罩翻出下模，用木板托住，并將玻璃球罩送入退火爐內(nèi)；⑤玻璃球罩在退火爐內(nèi)保溫2- ，然后以-10°C/h的降溫速率降溫至200°C，再斷電降溫，完成粗退火。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種大口徑透紅外玻璃球罩的制備方法，其特征在于所述的上模、下模按照球罩加工尺寸內(nèi)外徑各放大l_2mm。
3.根據(jù)權利要求3所述的一種大口徑透紅外玻璃球罩的制備方法，其特征在于所述的下模為分段式結構，即以玻璃球罩計算全部玻璃液在下模內(nèi)的液面高度為界，該液面高度以上部分的半徑大于液面高度以下部分的半徑0. l-3mm。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為一種大口徑透紅外玻璃球罩的制備方法。屬于異型玻璃制備技術領域。它主要是解決現(xiàn)有鍺酸鹽、鋁酸鹽大口徑透紅外玻璃球罩成型過程中存在炸裂、變形、析晶的問題。它包括下列步驟①將鍺酸鹽或鋁酸鹽玻璃高溫熔煉；②將上模、下模低于玻璃Tg溫度150-200℃下預熱；③預熱后將上模、下模放置在澆注平臺上，提起上模，將玻璃熔液緩緩倒入下模內(nèi)，放下上模，壓制20～50秒；④提起上模，然后翻轉(zhuǎn)下模，用木板托住玻璃球罩，并將玻璃球罩送入退火爐內(nèi)；⑤在退火爐內(nèi)保溫2-5h，然后以-10℃/h的降溫速率降溫至200℃，再斷電降溫。本發(fā)明具有整個操作過程簡單，質(zhì)量好，易實現(xiàn)批產(chǎn)的特點，主要用于大口徑透紅外玻璃球罩的制備。
文檔編號C03B11/00GK102476908SQ20101055450
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月23日 優(yōu)先權日2010年11月23日
發(fā)明者梁立新, 胡向平, 趙仲勛 申請人:湖北新華光信息材料有限公司