專利名稱：大尺寸光纖面板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖面板的制作方法。
背景技術(shù)：
光纖面板是由許多根規(guī)則緊密排列的光學纖維經(jīng)過排板、熔壓、檢驗、切割、精加 工等工序加工成型的一種硬性光纖元件，它具有集光性能好，分辨率高，在光學上具有零厚 度，可以無失真地傳遞高清晰度圖像等特點，廣泛用于各種電子光學器件的輸入、輸出屏。 大尺寸的光纖面板是用來制作大視場微光成像器的關(guān)鍵器件。目前，物理及醫(yī)學領(lǐng)域方面 均提出將肉眼不可見的X射線、帶電粒子、能量中子等轉(zhuǎn)換為可見，甚至對其空間分布進行 成像，且成像視場要求不斷擴大，使大尺寸的光纖面板在探測儀器和醫(yī)療設(shè)備上得到重要 的應(yīng)用。與小尺寸光纖面板相比大尺寸光纖面板的制作難度加大，工序、工裝、設(shè)備等均需 做相應(yīng)改進或重新設(shè)計以制作大尺寸光纖面板。制作大尺寸光纖面板的關(guān)鍵是毛坯的熔 壓、冷加工等工序。其中熔壓是毛坯制作的關(guān)鍵工序，而毛坯質(zhì)量直接影響光纖器件的成品質(zhì)量。熔壓過程中，裝配完成的熔壓模具放入熱壓爐膛內(nèi)對爐膛進行抽空，以利于絲之 間的熔壓，同時對毛坯進行均勻加溫，這就要求爐膛的腔體有一個滿足大板的恒溫區(qū)。常規(guī) 加熱爐的溫度沿爐膛的高度方向存在溫差，爐膛下部的溫度高于爐膛上部溫度，制作大尺 寸光纖面板時，隨著板面的加大，板的高度也會增高，致使大板在熔壓過程中也會存在明顯 的上下溫差。另一方面，傳統(tǒng)的光纖面板制作方法中加熱爐溫度的升、降都是按比較快的速 率進行，這樣的升、降溫程序會造成光纖面板的中心和外圍溫差過大，在大尺寸光纖面板制 作時如果仍采用這一方法會造成中心部分的絲卻不能很好融合而外圍絲的芯皮擴散，無論 是在光纖面板上產(chǎn)生的上下溫差或者中心邊緣溫差都會嚴重影響光纖面板的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
為了減小大尺寸光纖面板熔壓時的溫差，本發(fā)明提供一種大尺寸光纖面板的制作 方法。解決以上問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種大尺寸光纖面板的制作方法，由復 合絲經(jīng)過包括排板、熔壓、切割和精加工的工藝步驟制成，熔壓過程中，升溫時，從室溫經(jīng)過 3 5h升溫至615°C 625°C，在615°C 625°C保溫2 4h后，再經(jīng)過8h升溫至715°C 725°C，在715°C 725°C時在Ih內(nèi)勻速加至80噸壓力后保溫保壓lh，然后開始降壓降 溫；降溫時，溫度> 620°C時，降溫速率為15°C /h,然后在620°C時保溫5 8小時，溫度 < 620°C時，降溫速率為10°C /h。排板、熔壓、切割和精加工均可通過公知的工藝以及生產(chǎn)設(shè)備來完成。復合絲是由 芯料、芯皮相配的單絲拉制而成，此組芯、皮配料皮料的軟化點在620°C附近，芯料的軟化點 在720°C附近，本發(fā)明是將升溫和降溫程序放緩，恒溫壓制時也將壓力緩慢增加，升、降溫的速率控制是根據(jù)復合絲的熱學性質(zhì)經(jīng)過反復實驗而得到的，經(jīng)過本發(fā)明所述的升、降溫程 序可以控制光纖面板毛坯的中心邊緣溫差為5°C以內(nèi)，有效地防止了中心絲未融合、而外圍 絲芯皮擴散的現(xiàn)象發(fā)生。為減小加熱爐內(nèi)的上下溫差，在加熱爐高度方向上根據(jù)熔壓時的溫度梯度調(diào)整加 熱爐絲的密度，在溫度低的位置增加爐絲密度，在溫度高的位置減小爐絲密度，從而改變了 爐膛的溫度梯度。并且可以通過重新選擇保溫材料，提高保溫層的保溫性能，用以節(jié)約能
耗 ο與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的大尺寸光纖面板的制作方法，采用程序升、降溫和 加熱爐溫度垂直梯度調(diào)整，有效地降低了光纖面板毛坯熔壓過程中的中心邊緣溫差和上下 溫差，保證了大尺寸光纖面板的質(zhì)量。


圖1為本發(fā)明排棒示意圖。圖2、圖3為本發(fā)明排板示意圖。圖4、圖5為本發(fā)明熔壓時示意圖。圖中，1-排棒上模；2-排棒下模；3-下模；4-上模；5-排板塊；6_壓蓋；7_擋板； 8-側(cè)條；9-堵塊；10-鎖緊套；11-加熱爐；12-底板。
具體實施例方式以下為本發(fā)明的具體實施方法。實際生產(chǎn)中，要根據(jù)成品的具體情況來制訂工藝 參數(shù)和實現(xiàn)此工藝參數(shù)的工裝尺寸等。(1)排板
根據(jù)成品絲徑要求，確定單、復絲規(guī)格，并按此規(guī)格選取或制作與之相應(yīng)的復絲排棒模 具。參見圖1，在由排棒上模1、排棒下模2形成的正六邊形空腔結(jié)構(gòu)的排棒模中將單絲緊 密排列成正六邊形結(jié)構(gòu)，單絲之間插入吸收絲形成復合棒。將復合棒綁扎牢固，在拉絲機 上，調(diào)整拉絲爐溫度、送棒速度及拉絲速度等工藝參數(shù)，使復合棒通過拉制按一定的變比成 為所需規(guī)格的復合絲。如有必要可將該規(guī)格復合絲再次排列成復合棒進行拉制以達到成品 絲徑要求。將符合絲徑規(guī)格的復合絲依據(jù)熔壓模具的長度斷成定長。參見圖2和圖3，熔壓 模具的本體包括包括槽口相對的上、下V形槽，所述的下V形槽為下模3，上V形槽為上模4 或排板塊5，上模4頂部放置有壓蓋6，上、下V形槽的左右外側(cè)面上設(shè)有擋板7，擋板7下部 與下V形槽固定，上、下V形槽內(nèi)部左右兩側(cè)各設(shè)有一個與上、下V形槽接觸的豎直側(cè)條8， 上、下兩個V形槽與兩個側(cè)條8形成一個六邊形腔體，在模具本體兩開口端還設(shè)有堵塊9。 堵塊9放置在一個底板12上，模具本體與兩個堵塊9的外側(cè)套有鎖緊套10。考慮加工余量和熔壓收縮量調(diào)整熔壓模具側(cè)條8到達恰當?shù)奈恢靡允鼓＞叩那?體大小能滿足成型的毛坯尺寸要求，放置排板塊5，此時六邊形腔體的各邊必須是復合絲的 整根數(shù)。將定長復合絲有序地排到模具中，排列過程中要求始終注意絲這間排列位置的正 確性。至到復合絲排列滿腔體后形成光纖面體毛坯。仔細檢查排絲情況，檢查無誤。參見 圖3、圖4，先在復合絲上放置上模，同時卸下排板塊，再將熔壓模具本體抬入底板和堵塊9中，推緊堵塊9，放置鎖緊套10，將裝配完成的模具放入加熱爐膛內(nèi)進行熔壓。本發(fā)明使用 的是大尺寸光纖產(chǎn)品毛坯壓排模具，坯體的排板、熔壓均在此模具中完成。該模具采用耐高 溫的材料制作，并且堵頭處設(shè)置鎖緊套，提高了模具的結(jié)構(gòu)強度，減少了模具的變形，提高 模具的使用壽命，從而提高了毛坯的內(nèi)部質(zhì)量。(2)熔壓
如圖5所示，熔壓是將裝配完成的模具放入加熱爐11，按適合的程序進行抽空、控溫、 加壓。熔壓過程中，加熱爐11采用程序升、降溫，升溫時，從室溫經(jīng)過3 5h升溫至 615 °C 625 °C，在615 °C 625 V保溫2 4h后，再經(jīng)過8h升溫至715 °C 725 °C，在 715°C 725°C時在Ih內(nèi)勻速加至80噸壓力后保溫保壓lh，然后開始降壓降溫；降溫時，當 溫度> 620°C時，降溫速率為15°C /h,然后在620°C時保溫5 8小時，溫度< 620°C時，降 溫速率為10°C /h。在加熱爐高度方向上根據(jù)熔壓時的溫度梯度調(diào)整加熱爐絲的密度，在溫度低的位 置增加爐絲密度，在溫度高的位置減小爐絲密度，改變了爐膛的溫度梯度。并且重新選擇 保溫材料，提高保溫層的保溫性能，用以節(jié)約能耗?？傊迕鏌o論在高度方向和中心邊緣均不可有太大的溫差，其溫差值控制在5°C 以內(nèi)完成毛坯的熔壓。(3)切割
檢驗熔壓后的毛坯，在研磨多刀切割機的床架上調(diào)整專用定位靠板的位置，將合格毛 坯進行準確定位并固定。由大尺寸光纖面板成品尺寸H考慮各工序的加工精度及加工余量 Ah推算出毛坯切割尺寸。按此尺寸調(diào)整多刀之間的間隔，固定刀架，調(diào)整機床刀架的往復 頻率、進給量，磨料粒度、流量等各個參數(shù)開始切割毛坯。經(jīng)十個小時左右切割完成，從機床 上取下毛坯，清洗、檢驗。(4)精加工
檢驗切割的半成品，根據(jù)檢驗結(jié)果對合格半成品進行外型加工、磨、拋、像位移修正等 精加工工序的加工成合格的成品。精加工也是成型加工的關(guān)鍵工序，其加工的精度等保證 了成品的最終質(zhì)量。綜上述實例可知只要確定了大尺寸光纖產(chǎn)品的外型尺寸、絲徑，及排列方法均可 通過計算確定排棒、排板的模具尺寸及模具的適用范圍。再根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)來調(diào)整熔 壓參數(shù)和切割尺寸及各精加工工序的工藝就可制作出滿足大尺寸光纖產(chǎn)品要求合格品。按 此方法現(xiàn)在已制作出Φ 160mm的大尺寸光纖面板，采用專用排、壓模具進行排、壓，克服了 以往模具排、壓分離，移動時絲之間的移位缺陷；用專用爐膛進行熔壓，克服了以往爐膛腔 體尺寸小，且上下溫差大等弱點；用專用大型設(shè)備加工，最終提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。
權(quán)利要求
一種大尺寸光纖面板的制作方法，由復合絲經(jīng)過包括排板、熔壓、切割和精加工的工藝步驟制成，其特征是熔壓過程中，升溫時，從室溫經(jīng)過3～5h升溫至615℃～625℃，在615℃～625℃保溫2～4h后，再經(jīng)過8h升溫至715℃～725℃，在715℃～725℃時在1h內(nèi)勻速加至80噸壓力后保溫保壓1h，然后開始降壓降溫；降溫時，溫度＞620℃時，降溫速率為15℃/h,然后在620℃時保溫5～8小時，溫度＜620℃時，降溫速率為10℃/h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大尺寸光纖面板的制作方法，其特征是在加熱爐高度方向 上根據(jù)熔壓時的溫度梯度調(diào)整加熱爐絲的密度，在溫度低的位置增加爐絲密度，溫度高的 位置減小爐絲密度。
全文摘要
本發(fā)明涉及光纖面板的制備方法，為了減小大尺寸光纖面板熔壓時的溫差，本發(fā)明提供的一種大尺寸光纖面板的制作方法，是由復合絲經(jīng)過包括排板、熔壓、切割和精加工的工藝步驟制成，熔壓過程中，升溫時，從室溫經(jīng)過3～5h升溫至615℃～625℃，在615℃～625℃保溫2～4h后，再經(jīng)過8h升溫至715℃～725℃，在715℃～725℃時在1h內(nèi)勻速加至80噸壓力后保溫保壓1h，然后開始降壓降溫；降溫時，溫度＞620℃時，降溫速率為15℃/h,然后在620℃時保溫5～8小時，溫度＜620℃時，降溫速率為10℃/h。本發(fā)明采用程序升、降溫降低了光纖面板毛坯熔壓過程中的溫差，保證了大尺寸光纖面板的質(zhì)量。
文檔編號G02B6/08GK101893734SQ201010238439
公開日2010年11月24日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者吳書麟, 王文生, 王玲玲, 田群戌, 董用宏, 陳鋼, 馬江民, 齊艷 申請人:山西長城微光器材股份有限公司