硫系玻璃小口径棒料挤压成型装置及工艺的制作方法
【技术领域】
[0001]
本发明属于硫系红外玻璃二次热成型技术领域。具体涉及一种把熔制成型的硫系红外玻璃块料在腔体内加热软化后，利用机械外力挤压，经模具管口成型为小口径棒料的一种装置及工艺。
【背景技术】
[0002]近年来，硫系红外玻璃镜头在战场侦查、单兵头盔、车载导航、在线红外监测、红外热成像监控、红外夜视器材等军、民用领域有着越来越广泛的应用，但红外镜头的生产成本较高，一直制约着红外产品的普及与发展。
[0003]而硫系红外玻璃镜头制造成本高主要体现在几个方面:①生产原料价格高；②红外玻璃镜头毛坯制造过程中的料损大；③硫系红外玻璃的硬脆性特征导致热成型良品率低；④光学冷加工科技含量高，但加工自动化程度不高。
[0004]在上述几个方面原因中，②、③两条涉及硫系红外玻璃镜头毛坯制造。目前国际、国内硫系红外玻璃镜头坯料制造工艺基本上都是按照大坯料切割分解、振磨、软化压型等工序进行，其间每两道工序之间都必须有称重和荧光检验，工序较多，在这各道工序中，只要有一道工序导致坯料产生表面或内在裂纹，则坯料就要报废，因此料损较大，材料利用率不高，成品率较低。
[0005]但是，上述各领域所用的硫系红外玻璃镜头的共同特点就是其直径都不大，如果将一次熔制的硫系红外玻璃坯锭进行二次加热软化，通过模具型腔固化成型为小口径的玻璃棒料，则可直接满足相应口径镜头的快速获取，或精确获取稍大口径坯料的重量，减少二次压型备料环节的诸多工序，提尚良品率，同时大大节约备料环节的料损，能够有效降低硫系红外镜头的制造成本。
【发明内容】
[0006]本发明的目的提供一种硫系玻璃小口径棒料挤压成型装置及工艺，对一次熔制的硫系玻璃坯锭进行加热软化后，通过型腔模具挤压成较小口径的硫系玻璃棒料，以提高硫系玻璃二次加工成型的加工效率和材料利用率。
本发明挤压成型装置的技术解决方案是:一种硫系玻璃小口径棒料挤压成型装置，其特征在于:包括挤压机构、加热炉、模具、托轮机构和平板；加热炉由外罩、外罩内侧的保温层和加热套、外罩上端口的炉门构成，加热炉的侧面固定在平板的一端；托轮机构包括V形托轮组和支架，V形托轮组通过支架固定在平板的另一端；平板与水平面呈倾斜状；模具为台阶圆筒形模具，模具上段装于加热套内，模具下段穿过加热炉底部后与V形托轮组端部配合，模具上段外侧设有安装控温热电偶的环槽或凹形盲孔，加热炉外的模具下段设有气管接头及通气孔，通气孔沿模具环形分布，模具下段端口设有堵头；挤压机构包括动力源、挤压杆和挤压活塞，动力源装于炉门外，挤压杆穿过炉门与可装于模具内的挤压活塞配合。
[0007]本发明挤压成型装置的技术解决方案中所述的模具下段设有可拆卸的模具嘴，堵头设置在模具嘴外端口上，模具嘴上设有气管接头及通气孔。
[0008]本发明挤压成型装置的技术解决方案中所述的支架由调节螺杆和导向杆构成。
[0009]本发明挤压成型装置的技术解决方案中所述的模具上段内腔底面呈130?140°的锥角。
[0010]本发明挤压成型装置的技术解决方案中所述的平板与水平面呈15?45°的倾斜角。
[0011]本发明挤压成型装置的技术解决方案是:一种硫系玻璃小口径棒料挤压成型工艺，其特征在于包括以下工艺步骤:
⑴使平板呈15?45°倾斜固定，将经一次熔制的硫系玻璃坯料放入模具腔内推至底部，再将挤压活塞装入模具腔并与玻璃坯料接触，关上炉门，堵头拧上后，向模具腔内注入氮气以排除型腔内的空气；
⑵给加热套通电加热，保持玻璃坯料以5?15°C /H的速率升温至Ts温度以上50?80°C后保温3?5小时，使玻璃坯料得到软化；
⑶拧下堵头，再次通入氮气，启动挤压杆并推动挤压活塞开始挤压软化后的玻璃坯料，玻璃通过模具端口直接挤压成型，氮气在模具下段环形注入，使挤压成型后的小口径玻璃棒料快速固化，固化成型后的玻璃棒被V形托轮组支撑着，在挤压力的作用下前进；
⑷当挤压成型的玻璃棒料达到设定长度时，用工具截断或切断之后再做二次退火备用。
[0012]本发明将一次熔制的硫系玻璃坯料通过模具成型为小口径的硫系玻璃棒料，可直接满足相应口径镜头的快速获取，也可精确获取稍大口径坯料的重量，减少二次压型备料环节的诸多工序，提尚良品率，同时大大节约备料环节的料损，能够有效降低硫系红外镜头的制造成本。本发明主要适用于硫系红外玻璃小口径棒料的快速获取。
【附图说明】
[0013]图1是本发明设备剖视图。
[0014]图2是本发明模具剖视图。
[0015]图中:1_挤压机构；2_加热套；3-模具；4_控温热电偶；5-外罩；6_托轮机构；11-动力源；12-挤压杆；31_挤压活塞；32_模具腔；33_模具嘴；34_气管；35_堵头；61-V形托轮组；62_调节螺杆；63_导向杆。
【具体实施方式】
[0016]如图1、图2所示。本发明硫系玻璃小口径棒料挤压成型装置包括挤压机构1、加热炉、模具3、托轮机构6和平板。其中，加热炉由外罩5、保温层、加热套2和炉门构成，加热套2位于外罩5中心，保温层在外罩5与加热套2之间，炉门设在外罩5的上端口。加热炉的侧面固定在平板的一端，炉门朝外。托轮机构6包括V形托轮组61和支架，支架由调节螺杆62和导向杆63构成，V形托轮组61通过调节螺杆62和导向杆63调节其中心高度，以满足不同口径棒料生产时的托举。平板与水平面呈15?45°的倾斜角。模具3为台阶圆筒形模具，模具3上段装于加热套2，且与加热套2紧密接触，模具3下段穿过加热炉底部后与V形托轮组61端部配合，模具3上段外侧设有环槽或凹形盲孔，用于安装控温热电偶4。加热炉外的模具3下段设有可拆卸的模具嘴33，如模具腔32与模具嘴33通过螺纹连接，可制作多种规格模具嘴33备用，以满足不同口径棒料的生产需要。堵头35设置在模具嘴33外端口上。模具嘴33上设有气管接头及通气孔，通气孔沿模具环形分布，气管34与气管接头连接。模具3上段内腔底面呈130?140°的锥角。挤压机构I包括动力源11、挤压杆12和挤压活塞31，动力源11装于炉门外，挤压杆12穿过炉门与可装于模具3内的挤压活塞31配合。挤压活塞31的挤压端为β角度的锥形，并与模具3上段内腔底面130?140°锥角的锥度保持一致，该锥形设计可减小挤压成型时的阻力，且在挤压完成时因活塞端与腔体端的锥面贴合而将腔内余料与成型棒料断开。
[0017]本发明硫系玻璃小口径棒料挤压成型工艺包括以下工艺步骤:
⑴使平板呈15?45°倾斜固定，将经一次熔制的硫系玻璃坯料放入模具3腔内推至底部，再将挤压活塞31装入模具腔并与玻璃坯料轻微接触，关上炉门，堵头35拧上后，向模具3腔内注入适量氮气以排除型腔内的空气；平板呈15?45°的作用是成型后的玻璃棒料在重力方向的分力与挤压推力的共同作用下，玻璃棒料在V形托轮组61上无动力前行；
⑵给加热套2通电加热，保持玻璃坯料以5?15°C /H的速率升温至Ts (玻璃软化温度，下同)温度以上50?80°C后保温3?5小时，以保证玻璃坯料得到充分软化；
⑶拧下堵头35，再次通入氮气，启动挤压机构1，启动挤压杆12并推动挤压活塞31开始挤压充分软化后的玻璃坯料，玻璃通过模具3端口直接挤压成型为相应口径的玻璃棒料，冷的氮气在模具嘴33部环形注入，使挤压成型后的小口径玻璃棒料快速固化，固化成型后的玻璃棒被V形托轮组61支撑着，在挤压力的作用下前进；
⑷当挤压成型的玻璃棒料达到一定长度时，可利用工具截断或切断之后再做二次退火备用O
【主权项】
1.一种硫系玻璃小口径棒料挤压成型装置，其特征在于:包括挤压机构(I)、加热炉、模具(3 )、托轮机构(6 )和平板；加热炉由外罩(5 )、外罩(5 )内侧的保温层和加热套(2 )、外罩(5)上端口的炉门构成，加热炉的侧面固定在平板的一端；托轮机构(6)包括V形托轮组(61)和支架，V形托轮组(61)通过支架固定在平板的另一端；平板与水平面呈倾斜状；模具(3)为台阶圆筒形模具，模具(3)上段装于加热套(2)内，模具(3)下段穿过加热炉底部后与V形托轮组(61)端部配合，模具(3)上段外侧设有安装控温热电偶(4)的环槽或凹形盲孔，加热炉外的模具(3)下段设有气管接头及通气孔，通气孔沿模具环形分布，模具(3)下段端口设有堵头(35);挤压机构(I)包括动力源(11)、挤压杆(12)和挤压活塞(31)，动力源(11)装于炉门外，挤压杆(12)穿过炉门与可装于模具(3)内的挤压活塞(31)配合。2.根据权利要求1所述的一种硫系玻璃小口径棒料挤压成型装置，其特征在于:所述的模具(3)下段设有可拆卸的模具嘴(33)，堵头(35)设置在模具嘴(33)外端口上，模具嘴(33)上设有气管接头及通气孔。3.根据权利要求1或2所述的一种硫系玻璃小口径棒料挤压成型装置，其特征在于:所述的支架由调节螺杆(62)和导向杆(63)构成。4.根据权利要求1或2所述的一种硫系玻璃小口径棒料挤压成型装置，其特征在于:所述的模具(3)上段内腔底面呈130?140°的锥角。5.根据权利要求1或2所述的一种硫系玻璃小口径棒料挤压成型装置，其特征在于:所述的平板与水平面呈15?45°的倾斜角。6.一种采用权利要求1所述的挤压成型装置进行硫系玻璃小口径棒料挤压成型的工艺，其特征在于包括以下工艺步骤: ⑴使平板呈15?45°倾斜固定，将经一次熔制的硫系玻璃坯料放入模具(3)腔内推至底部，再将挤压活塞(31)装入模具腔并与玻璃坯料接触，关上炉门，堵头(35)拧上后，向模具(3)腔内注入氮气以排除型腔内的空气； ⑵给加热套(2)通电加热，保持玻璃坯料以5?15°C /H的速率升温至Ts温度以上50?80°C后保温3?5小时，使玻璃坯料得到软化； ⑶拧下堵头(35 )，再次通入氮气，启动挤压杆(12)并推动挤压活塞(31)开始挤压软化后的玻璃坯料，玻璃通过模具(3)端口直接挤压成型，氮气在模具(3)下段环形注入，使挤压成型后的小口径玻璃棒料快速固化，固化成型后的玻璃棒被V形托轮组(61)支撑着，在挤压力的作用下前进； ⑷当挤压成型的玻璃棒料达到设定长度时，用工具截断或切断之后再做二次退火备用。
【专利摘要】本发明的名称为硫系玻璃小口径棒料挤压成型装置及工艺。属于硫系红外玻璃二次热成型技术领域。它主要是解决硫系玻璃小口径棒料的一种机械性成型工艺。它的主要特征是：包括挤压机构、加热炉、模具、托轮机构和平板；加热炉固定在平板的一端；托轮机构固定在平板的另一端；台阶圆筒形模具下段穿过加热炉底部，加热炉外的模具下段设有气管、堵头。本发明将一次熔制的硫系玻璃坯料通过模具成型为小口径的硫系玻璃棒料，可直接满足相应口径镜头的快速获取，也可精确获取稍大口径坯料的重量，减少二次压型备料环节的诸多工序，提高良品率，节约备料环节的料损，有效降低硫系红外镜头的制造成本。
【IPC分类】C03B11/08
【公开号】CN105198191
【申请号】CN201510656625
【发明人】李兢, 张小东, 李建新, 何学华, 黄为刚
【申请人】湖北新华光信息材料有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年10月14日